Ішкі қабаттық жану

Қозғалмалы жану фронтын (бағытын) тікелей қабатта жасау жылу шығындарын азайтады және жылулық әсер етудің пайдалылығын жоғарлатады. Кокстәріздес мұнай қалдықтарымен жарым-жартылай қанықтырылған қуыстық ортада қабатқа ауаның керек мөлшерін берген кезде үздіксіз жану болуы мүмкін.

Қабаттағы жану нәтижесінде мұнайдың термиялық айдауы жүреді, ал ыдырау заттары жану фронтының алдындағы аймаққа жүреді. Қуыстық ортадағы кокстәріздес мұнай қалдықтары жану ошағын қоректендіретін отын болып табылады. Жану аймағы айдаушы ұңғының қабырғаларынан радиальды бағытта қозғалады. Пайда болатын ыстық газдар мұнайды және суды өндіруші ұңғыларға ығыстырады. Температурасы 450-500 жететін жылулық фронт жасау нәтижесінде келесі жағдайлар орын алады:

1. Жану фронтының алдындағы жынысты қанықтыратын мұнайдың ең жеңіл компоненттерінің газды фазаға көшуі.

2. Мұнайдың құрайтын кейбір көмірсутектердің ыдырауы (крекинг).

3. Крекинг процессі нәтижесінде пайда болған кокстәріздес қалдықтың жануы.

4. Жыныс қуыс тесіктерінде парафиндердің және асфальтендердің жануы.

5. Фронт алдындағы қабат судың бу фазасына көшуі.

6. Мұнай тұтқырлығының фронт алдындағы жану фронтынан газбен тасымалданатын мұнайдың жеңіл фракцияларымен араласуы және қыздырылуы нәтижесінде төмендеуі.

7. Температуралар төмендеген сайын мұнай айдауының өнімдерінің конденсациясы және жану фронты алдындағы жоғары қанықтырылған қозғалмалы аймақтың пайда болуы.

8. Қуыстық ортаның құрғақ жанып кеткен массасының пайда болуы.

Ішкі қабат жануы кезінде қабатта бірнеше аймақтар құрылады:

1. Жанып кетпеген мұнай немесе кокс іхдері бар жанып кеткен аймақ. Бұл жердегі айдалған ауа жану фронты өткенен кейін бұл аймақта қалған жылумен қыздырылады.

2. Максималды температурасы 300-500С жететін жану аймағы. Бұл жерде жылу негізінен конвекция көмегімен беріледі.

3. Булану аймағы. Бұл аймақта мұнайдың фракцияға айдалуы және қалдық мұнайдың жану аймағынан келетін ыстық газдармен қыздырылуы нәтижесінде болатын крекингі орын алады. Қабаттық және байланысқан (связанная) су бұл аймақта қабаттағы температура және қысымға тәуелді ылғалды немесе құрғақ буға айналады.

4. Конденсация аймағында температуралар төмендеу нәтижесінде көмірсутектердің және су буларының конденсациясы болады. Мұнай және су жану нәтижесінде пайда болған және конденсатталмаған газбен өндіруші ұңғыларға ығыстырылады. Мысалыға көмірқышқыл газ CO₂, көміртегі қышқылы CO және азот N₂.

5. Барлық үш компоненттен құралатын (мұнай, су және газ) жоғарылатылған суқанықтыру аймағы.

6. Жоғарылатылған мұнайқанықтыру аймағы. Бұл аймақ мұнайдың басқа аймақтардан қозғалысы ретінде пайда болады және оның құрамында көмірсутектердің жеңіл фракцияларымен байытылуы нәтижесінде тұтқырлығы төмен мұнай болады. Бұл аймақтағы температура бастапқыға жақын болады.

7. Ауытқымаған аймақ. Бұл аймақта қабат температурасы бастапқы температураға қарағанда аз өзгереді, сондықтан ығыстырылатын мұнайдың тұтқырлығы да төмен болады.

Ішкі қабат жану процесінің термодинамикалық және гидродинамикалық есептері өте қиын, сондықтан процесс параметрлерінің шамаланған есептеу әдестері қолданылады. Қабаттағы жану кокстәріздес қалдықтың жануы, крекинг және мұнайдың айдалуы нәтижесінде пайда болады, осыған қабат мұнай қорларының 5-тен 15%-ке дейін жұмасалады. Бұл мөлшер қабаттық параметрлерге, мұнайдың химиялық құрамына және басқа факторларға тәуелді. Тәжірибе арқылы қабат көлемінің бірлігіне кокстық қалдықтың мөлшері аңықталады. Осыдан кейін есептеу немесе дәл осылай тәжірибе арқылы қышқылдағыштың (кокстық қалдықтың масса бірлігін жандыру үшін қажетті ауа) мөлшері аңықталады. Сонымен бірге процесске ауа оттегіснің барлығы емес бір бөлігі ғана қолданады деп саналады. Осыны ауа қолдануының коэффициентін енгізу арқылы ескереді, ол 0,8-0,9-ға тең. Жану фронты ұлғайған сайын қабаттағы айдалатын ауаның мөлшері сәйкесінше көбеюі керек.

Мұнайдың кокстәріздес қалдығының жануы 375С температурада жүреді. Осы температураны ұстау үшін, яғни жану үздіксіз болу үшін 1м³ жынысқа кокстың 20-40 кг жандыру керек. Кокстың осындай көлемін тек қана салыстырмалы тығыздығы 0,870-тен жоғары болатын ауыр мұнайлар ғана бере алады. Жеңіл мұнайлар процесске кокстәріздес қалдықтың керекті мөлшерін бере алмайды. Сонымен бірге салыстырмалы тығыздығы 1-ден жоғары өте ауыр мұнайлар процесстің төмен пайдалылығына әкеледі. Себебі бұл кезде мұнайдағы кокстың мөлшері өте жоғары болған соң ығыстырылатын мұнайдың көлемі аз болуы мүмкін.

1 кг коксты жандыру үшін шамаме 11,3 м³ ауа ауа керек (ауаның 100% оттегісі қолданған жағдайда). Бірақ та есептеулер үшін қолдану коэффициентін 70%-тен 90%-ке дейін деп алады. Сонымен құрамында 20-дан 40-қа дейін кг кокс бар 1м³ жыныстың жану процессін қамтамасыз ету үшін шамамен 325-тен 500м³-қа дейін ауа қажет.

Қабаттағы кокстың жануы жасанды немесе өздігінен жүреді. Қабатты жандыру үшін түптік газды жандырғыштар, түптік электроқыздырғыштар және жандырушы химиялық қоспалар қажет. Жануды одан әрі ұстап тұру үшін қабатқа керекті мөлшердегі қышқылдағыш (ауа) айдалады.

Ішкі қабаттық жанудың турағыстық және қарсыағыстық процесстерін айырады. Турағысты процесс кезінде жану ошағы қабат бойынша айдалатын ауа бағытында қозғалады, яғни айдаушы ұңғыдан қоршаған пайдаланушы ұңғыларға. Бұл жағдай қабат айдаушы ұңғы жағынан жағылады. Тураағысты процесс салыстырмалы жеңіл мұнай болған кезде пайдалы. Мұнай бүкіл қабат бойынша қабат температурасына жақын температураларда жану фронтының алдында ығыстырылады, бұл кемшілік болып табылады. Қарсыағыстық процессі кезінде жану ошағы қабат бойынша айдалатын ауаға қарсы бағытта қозғалады, яғни пайдаланушы ұңғылардан айдаушы ұңғыларға қарай. Бұл жағдайда қабат пайдаланушы ұңғылардың түбінде жандырылады, ал қышқылдағыш орталық айдаушы ұңғы арқылы беріледі. Сонымен бірге қыздырылған аймақ тураағысты процесс кезіндегідей жану фронтының артында қалмай, керісінше оның алдында болады. Бұл мұнайдың эффективті түрде ығыстырылуын қамтамасыз етеді.

Одан басқа құрғақ, ылғалды және жоғары ылғалды ішкі қабаттық жанулар айырылады. Құрғақ жану қышқылдық ретінде құрамында су булары жоқ атмосфералық ауа берілгенде болады. Ылғалды жану кезінде 1м³ ауаға 1л су қосылады. Жоғары ылғалды жану кезінде 1м³ ауадағы судың мөлшері 5л-ге дейін жетеді.

Ішкі қабат жану ошағының аймағында будың генерациясы кезінде байланысқан судың булануы кезінде бу өткізгіштігі жаман аймақтардан мұнайдың ең толық ығыстырылуына жағдай жасайтындықтан, айдалатын ауаға жану аймағында будың генерациясы үшін шашыратылған ылғалдың кейбір мөлшерін қосу ұсынған. Кокс артық болған жағдайда және байланыс суының аз мөлшері кезінде жоғарыда айтылған шаралар жану аймағындағы температураның кейбір төмендеуіне және су булануы және оның конденсациясы арқылы жылудың жану фронтының алдында орналасқан аймағына көшуіне әкеліп соғу мүмкін. Одан басқа судың кейбір мөлшерінің қосылуы ауаның меншікті шығының азайтады. Яғни компрессорлы станциядағы қуат үнемделеді. Жанадан алынған мәліметтер бойынша ылғалды жану кезінде ауаның меншікті шығыны 1,5-3 есе төмендейді.

Қабаттағы жану процесінің бақылауы өндіруші және арнайы бақылаушы ұңғылардың түптеріндегі температураларды өлшеу арқылы жүргізіледі. Сонымен бірге бақылау шығатын газдарды олардың құрамындағы көмірқышқыл газдың СО₂ мөлшерін тексеру арқылы жүргізіледі.

Нег.: 1.(86-89)

Бақылау сұрақтары:

1. Қабатта жылу фронтының пайда болу нәтижесінде қандай процесстер жүреді?

2. Ішкі қабат жану кезінде қанша аймақ құрылады:

3. Ішкі қабат жанудың турағыстық процессі дегеніміз не?

4. Ішкі қабат жанудың қарсыағыстық процессі дегеніміз не?

5. Ішкі қабат жанудың қаңдай түрлерін айырады?

Дәріс 4. Ұңғыларды пайдалануға дайындау. Ұңғыларды перфорациялаудың техникасы.

Өнім беретін қабатты жабатын және құбыраралық кеңістікке түптен жоғары су горизонттарын жабу үшін керекті биіктікке дейін цемент құйылатын біртұртас пайдаланушы тізбек түріндегі ұңғы конструкциясы оның экономикалық тиімділігі себебінен кең тараған.

Өнімділік қабатқа қарсы тесіктер атылады. Бұл операция перфорация деп аталады, ал қолданатын аппаратар – перфораторлар. Шегендеуші тізбекте және цементтік сақинада тесіктерді алу үшін оқты (пулевые), торпедты (снарядты), оқсыз (немесе кумулятивті) және гидроқұмағысты (гидропескоструйный) перфораторлар қолданады.

Оқты перфораторлардың келесі түрлері болады.

1. Дүркендеп ату (залп) әрекетті перфораторлар, яғни олардың барлық оқпандары бір мезетте дүркендеп атады (залп). Бұл типті перфораторларды өте қатты қабаттарды атқан кезде қолдану тиімді, егер де тесіктердің таңдамалы атуы керек болмаса.

2. Дәйекті (последовательного) әрекетті перфораторлар, яғни перфораторлардың оқпандары бірінің артынан бірі атады. Бұл типті перфораторлар шегендеуші тізбекті жарықшақтардың және ақаулардың пайда болуынан сақтап, атудың әсер етуін азайту керек болған кезде қолданады.

3. Әрбір оқпаннан кезек-кезекпен кез-келген дәйекпен (последовательность) бір оқтан атуға мүмкіндік беретін селективті немесе бөлек типті таңдамалы әрекетті перфораторлар. Бұл типті перфораторлар сулы және сазды қабаттармен кезектесетін жұқа кіші өнімді қабаттарды атуға арналғанү

Оқтардың құбырларға ұрынғанда олардың энергиясы тез жоғалу себебінен оқты перфорация кезіндегі атулар кей жағдайларда эффективсіз болып келеді, бұл оқты перфорацияның негізгі кемшілігі.

Жоғары тесуші қасиеттері бар торпедты перфорация қабаттың жақсы ашылуын қамтамасыз етеді. Оқты перфоратоларға қарағанда торпедты перфораторлардың ішінде оқтардың орнына әрекеті баяулатылған снарядтар болады. Снаряд тізбекті және цементті сақинаны тесіп өтіп, қабаттың кейбір тереңдігіне кіріп сол жерде жарылады, бұл қосымша жарықшақтардың пайда болуын қамтамасыз етеді.

Кумуляивті перфораторлар тесіктерді жасаған кезде оқтармен снарядтарды қолданбайды, оның орнына кумулятивті зарядтың жарылуынан пайда болатын бағытталған жарылу толқыны қолданылады. Кумулятивті заряд бұл қатты нығыздылған ұнтақ типті жарғаш зат, осы кумулятивті зарядта жарылу детонациясына қарама-қарсы бетте ойма (қуыс) болады. Ойманың беті мыстың жұқа қабатымен қапталады. Жарылу кезінде кумулятивті ойманың металынан және жарылудың газ тәріздес өнімдерінен тұратын бағытталған жарылу ағысы пайда болады. Жарылу ағысы үлкен тесуші күшке ие болады.

Оқсыз (кумулятивті) перфорация қабаттың сенімді ашылуын және терең каналдардың пайда болуынан қабаттың жақсы өткізгіштігін қамтамасыз етеді. Сонымен бірге тізбекте және цементті сақинада тесік жасағанда олар зақымдалмайды.

Перфорация түрін таңдаған кезде келесі заттарды ескеру керек:

- кумулятивті перфорацияны ұңғының қабатпен нашар байланысы кезіндегі қатты жыныстар болған кезде қолдану керек;

- оқты перфорацияны тығыз емес және нашар цементтелеген құмтастар болған кезде қолдану керек;

- снарядты перфорацияны салыстырмалы қатты және өткізгішіті нашар жыныстар болған кезде қолдану керек;

Оқтар және снарядтар тізбекті деформациялап цементті сақинамен жыныстарда жарықшақтардың пайда болуына әкелетін ескеру керек, сонымен бірге кей жағдайларда жыныстағы жарықшақтар пайда болу мүмкін. Олар ұңғы оқпанына сұйықтың ағуын жеңілдетеді.

Қабатты ашу үшін перфорацияның гидроқұмағысты әдіс қолданады. Перфорацияны жүргізетін аппарат гидроқұмағысты перфоратор деп аталады. Бұл типті перфорация кезінде құрамында қатты абразивті бөлшектер бар сұйықты аппараттың бірнеше қатар саптамасынан 15-тен 30-ға дейін МПа қысыммен айдайды. Қысымның кинетикалық энергияға айналуы құмның түйіршіктеріне өте жоғары жылдамдықты береді, олар шегендеуші құбыр қабырғасын қажап тастап цементті сақинаны тесіп әрі қарай қабатқа енеді. Ағыс саптамадан алыстаған сайын оның күші азаяды және кейбір тереңдікте ол нөлге тең болады. Жыныстарды қуыстар жуынып алынады, олардың өлшемдері тау жыныстарының беріктігіне, әсер етудің уақытына және құм-сұйықты ағыстың қуатына байланысты.

Құм-сұйықты қоспа үш әдіспен дайындалады:

- құммен сұйықтың қайта қолдануымен (тұйық сүлбе);

- қолданылған құмды тастап сұйықты қайта қолдануымен;

- қолданылған құммен сұйықты қайта қолданбай.

Сұйықпен құмның шығындары ең аз болған себептен тұйық сүлбе ең тиімді болып табылады. Сонымен бірге арнай сұйықтарды қолданған кезде (мұнай, қышқыл ерітіндісі, саз ерітіндісі және т.б.) территория ластанбайды. Мысалыға Өзен кен орнында тұйық сүлбе бойынша 20м³ су және 4,1 т құм жұмсалынды, ал қолданған құм мен су қайта қолданбағанда 275м³ су және 14 т құм жұмсалынды.

Тұйық сүлбе бойынша жұмыс істеген кезде ұңғы СКҚ тізбегімен немесе сақиналық кеңістік арқылы жуылуы керек. Сүлбенің міндетті элементі ретінде агрегаттардың шығарушы желілерінде кері клапандар және құмағысты аппараттың шар-клапандарын енгізу үшін керекті лубрикатор орнатылу керек.

Жұмысшы сұйық ретінде салыстырмалы арзан болып келетін және қабаттың коллекторлық қасиеттерін және ашық фонтандалуды нашарлатпайтын сұйық алыну керек. Гидроқұмағысты перфорациясы кезінде су, тұз қышқылының 5-6%-тік ерітіндісі, дегаздалған мұнай, бұралқы қабат суы немесе беттік-активті заттары бар тұззды суды және жуушы ерітінді қолданылады. Егер де сұйықтың тығыздығы ұңғының бастыруын қамтамасыз етпесе, онда ауырлатушылар қосылады: әк, бентонит және т.б.

Нег.: 1. (100-113), 3. (43-61)

Бақылау сұрақтары:

1.Перфорация дегеніміз не?

2.Перфораторлардың қаңдай түрлері болады?

3.Гидроқұмағысты перфорация кезінде құм-сұйықты қоспаның дайындаудың қанша әдістері бар?

Мұнай ұңғыларын меңгеру әдістері.

Ұңғыны меңгеру – қабаттың локальды мүмкіншіліктеріне сай ағынды шақырудың және оның өнімділігін қамтамасыз ететін технологиялық операциялардың кешені. Ұңғыны өткізіп шегендеуші тізбекті перфорциялағаннан кейін және қабатты ашқаннан кейін түп алдындағы аймақ және әсіресе ашылған қабаттың беті жұқа саз балшығымен немесе саз қабатымен ластанады. Сонымен бірге перфорация кезіндегі жынысқа соққы толқындардың жиіліктің кең диапазонының әсер етуі кей кездерде жұқадисперсті қуыстық ортаның шекаралық қат-қабатшаларында жаман әсер ететін физика-химиялық процесстерді туғызады. Нәтижесінде өткізгіштігі нашар немесе мүлдем жоқ аймақ пайда болады.

Меңгерудің мақсаты - перфорационды каналдар қабатына дейінгі бүкіл ауданы бойынша коллектордың табиғи өткізгіштігін қалпына келтіру және ұңғының өнімділігін жоғарлату. Ұңғыдағы ағынды шақыру және оны меңгеру операцияларының бәрі ұңғының түбінде депрессияны (қабат қысымынан төмен қысым) жасаумен байланысты. Сонымен бірге тұрақты коллекторларда бұл депрессия жеткілікті үлкен болу керек және тез арада жүзеге асырылу керек, ал борпылдақ (рыхлый) коллекторларда керісінше депрессия кішкентай және баяу болу керек.

Қабатты меңгерудің келесі түрлерін айырады:

1) Фонтандалу мүмкіндігі жоғары бастапқы қысымы бар қабаттарды меңгеру;

2) Экплуатациялаудың механикаландырылған түрі көзделген бастапқы қабат қысымы төмен бар қабаттарды меңгеру.

Мұнай өндіру тәжірибесінде ұңғыны меңгеру немесе қабатты ашу технологиясын бұзу нәтижесінде ұңғының реттелмейтін өртенулермен бірге болатын фонтандалудың көп жағдайлары белгілі. Бұл кезде ұңғы бұзылып кен орнының қорлары толығымен біту мүмкін.

Ағынды шақырудың негізгі алты әдісін атап кетуге болады:

- тарттау (тартание);

- поршеньдеу;

- ұңғы сұйығын жеңілдеу сұйыққа ауыстыру;

- компрессорлы әдіс;

- газсұйықты қоспаны айдау;

- тереңдік сораптармен сорып алу.

Меңгеру алдында ұңғы сағасында арматура немесе оның белгілі бір бөлігі қондырылады. Қай жағдайда болса да шегендеуші тізбектің фланцінде керек кезде ұңғы оқпаның жаба алатын жоғары қысымды ысырма қойылу керек.

Тарттау (тартание) – шығыр арқылы жұқа (16 мм) арқанмен түсірілетін қауғамен (желонка) ұңғыдан сұйықты алу. Қауға төменгі бөлігінде штогі бар клапаны бар ұзындығы 8 м құбырдан жасалынады. Қауғаның жоғары бөлігінде арқанды бекіту үшін арналған тұтқа болады. Қауғаның диаметрі әдетте шегендеуші құбырдың диаметріне 0,7 қатынасында болады. Бір түсірілім ішінде қауға 0,06м³-тан аспайтын сұйық көлемін шығарады. Тарттау- өнімділігі төмен, көп жұмысты қажет ететін әдіс және сағалық ысырма фонтандалу болған кезде ұңғыдан қауға және арқан шығарылғанға дейін жабыла алмайтындықтан оның қолдану мүмкіншіліктері шектелген болады. Бірақ та түптен сазды ерітіндіні, шөгінділерді шығару және сұйық деңгейін бақылау мүмкіндігі бұл әдіс кейбір артықшылықтар береді.

Поршеньдеу. Поршеньдеген кезде (свабтау) поршень немесе сваб СКҚ-ға арқанмен түсіріледі. Поршень бұл төменгі жағында жоғарыға ашылатын клапаны бар диаметрі (25-37,5 мм) кішкентай құбыр. Құбырдың сыртқы қабатында сым торымен күшейтілген иілімді резеңке манжеттер бекітілген. Поршеньді су деңгейі астына түсірген кезде сұйық клапан арқылы поршень үстіндегі кеңістікке ағады. Көтерген кезде клапан жабылады, ал сұйық бағанысының қысымымен басылатын манжеттер СКҚ қабырғаларына қарай тығыздылады. Бір көтеру кезінде поршень өзінің сұйық деңгейінің астына батқан тереңдікке тең сұйық бағанасын шығарып алады. Бату тереңдігі тартты арқанның (тартальный канат) беріктігіне тәуелді және де 75-150 м аспайды. Поршеньдеу тарттауға қарағанда 10-15 есе өнімді болады. Поршеньдеу кезінде де ұңғы сағасы ашық болады, себебі бетке атып кету қауіпі бар.

Ұңғы сұйығын ауыстыру. Ауыстыру ұңғыға түсірілген СКҚ және саңылаусыздандырылған саға болған кезде жүреді, бұл фонтандалуды және атып шығуларды болдырмайды. Бұрғылаудан кейін ұңғы әдетте саз ерітіндісімен толтырылған. Ұңғыны су немесе дегаздалған мұнаймен жуған соң, түптік қысымды төмендетуге болады

(4.1)

бұл жерде ₁ – сазды ерітіндісінің тығыздығы; ₂ - жуушы ерітіндінің тығыздығы; L - түсірілген СКҚ-ның тереңдігі;  - ұңғы қисықтығының орташа бұрышы.

Осы әдіспен қабат қысым жоғары болатын р_П>₂Lcos және коллекторлары меңгеруге жақсы берілетін ұңғылар меңгеріледі. (4.1) формуладан көрінетіндей сазды ерітіндіні (₁=1200 кг/м³) мұнайға (₂=900 кг/м³) ауыстырғанда қысымның максималды төмендеуі сазды ерітіндінің бағанасымен жасалынатын қысымның 25%-ін құрайды.

Әдістің мүмкіншіліктері осымен шектеледі. Ұңғыдағы сұйықтың ауыстырылуы сорапты агрегаттар және кей кездерде бұрғылау сораптарымен жүргізіледі. Кейбір жағдайларда егер де ұңғы қауіпсіздігінде күмән болмаса түптік қысымды әрі қарай төмендету үшін ұңғыдан суды алу үшін поршеньдеуді қоса қолданады.

Меңгерудің компрессорлы әдісі. Бұл әдіс фонтандалатын, жартылай фонтандалатын және жартылай механикаландырылған ұңғыларды меңгергенде қолданады. Ұңғыға СКҚ тізбегі түсіріледі, ал ұңғы сағасы фонтанды арматурамен жабдықталады. Құбыраралық кеңістікке қозғалмалы компрессордың айдаушы құбыры қосылады.

Газды айдаған кезде құбыраралық кеңістіктегі сұйық СКҚ башмағына дейін немесе алдын-ала белгіленген тереңдікте жасалынған СКҚ-дағы іске қосу тесігіне дейін ығыстырылады. Газ СКҚ-ға түсіп олардың ішіндегі сұйықты дегаздайды. Нәтижесінде түптегі қысым қатты түсіп кетеді. Газдың (ауаның) шығының реттеп құбырлардағы газсұйықты қоспаның тығыздығын өзгертуге болады, яғни түптегі қысымды р_э өзгертуге болады. р_э<р_пл болған кезде ағын басталады да ұңғы фонтанды немесе газлифтті әдіске көшеді. Тұрақты ағын алынған соң ұңғы стационарлы жұмыс режиміне аударылады.

Меңгеру ұңғының саңылаусыздандырылған сағасы болған кездегі процесс параметрлерінің үздіксіз бақылау кезінде жүреді. Сондықтан бұл әдіс ең қауіпсіз және де ол қабатқа әсер ететін едәуір депрессиясын тез арада алуға мүмкіндік береді. Бірақ та меңгерудің компрессорлы әдісі борпылдақ (рыхлый) және тұрақсыз коллекторларда бұрғыланған ұңғыларда тиімсіз болып табылады. Кейбір аймақтарда тереңдігі 4500-5500 м ұңғыларды меңгеру қажеттілігі туады, ал тереңдіктің жоғарылауы компрессорлы әдістің қолдануын шектейді.

Қабат энергиясын толық қолданып түптен сұйықты шығару үшін СКҚ башмағын жоғарғы перфорационды тесіктерге дейін түсіреді. Сұйықты СКҚ башмағына дейін ығыстыру үшін (әсіресе тереңдігі жоғары болған кезде) ондаған мегапаскаль қысым жасай алатын компрессорлар керек. Бұл меңгеруді қиындатады. Сондықтан құбырлар тізбегінде алдын-ала белгіленген тереңдікте іске қосу тесігі жасалынады (іске қосу муфталары немесе іске қосу клапандары). Құбыраралық кеңістікте түсетін сұйық деңгейі осы тесікті ашады, айдалатын газ осы тесік арқылы СКҚ-ға түсіп тесіктен жоғары сұйық бағанасын дегаздайды. Тесік деңгейіндегі СКҚ ішіндегі қысым дегаздалғаннан кейін р₁ деп белгіленсе онда түптік қысым р_с мынаған тең

(4.2)

бұл жерде Н – түптің тереңдігі; L - іске қосу тереңдігі; ₁ - ұңғылық сұйықтың тығыздығы;  - ұңғы қисықтығының орташа бұрышы.

Газды айдағанға дейін түптік қысым

(4.3)

(4.3), (4.2)-ні есептеп қабаттағы депрессияны табамыз

(4.4)

Компрессормен жасалынатын қысым жоғары болған сайын, іске қосу немесе СКҚ башмағының орналасу тереңдігі үлкен болады, яғни р көп болады.

Сонымен бірге L жоғарылауымен р₁ да жоғарлайды, бірақ та ол гидростатикалық қысым мөлшерінен 7-10% төмен бола алмайды. Сондықтан терең ұңғыларды меңгеру үшін жоғары қысымды жасай алатын компрессорлар керек. Сұйық деңгейін СКҚ башмағына немесе іске қосу тесігіне ығыстырған кезде құбыраралық кеңістіктегі және компрессор шығуындағы қысым максималды болады. СКҚ-дағы сұйық дегаздалған сайын р₁ қысымы төмендейді және түптегі қысым азаяды. Сондықтан меңгеру процессін осы критикалық мезетке есептейді.

Ұңғыларды газдалған сұйықты айдау арқылы меңгеру. Ұңғыларды газдалған сұйықты айдау арқылы меңгерген кезінде құбыраралық кеңістікке таза ауа немесе газдың орнына газбен сұйықтың қоспасы айдалады. Бұл газсұйықты қоспаның тығыздығы айдалатын газбен сұйық шығындарының қатынасына тәуелді. Бұл меңгеру процессінің параметрлерін реттеуге мүмкіндік береді. Газсұйықты қоспаның тығыздығы таза газдың тығыздығынан жоғары болғандықтан, бұл терең ұңғыларды төмен қысым жасайтын компрессорлармен меңгеруге мүмкіндік береді.

Осы типті меңгеру үшін ұңғыға қозғалмалы компрессор, сұйыққа арналған ыдыстар, айдалатын сұйықтағы газды диспергерлеу (диспергирование) үшін арналған араластырғыш және сорапты агрегат әкелінеді. Айдау кезінде газсұйықты қоспа үздіксіз өзгеретін қысым және температура кезінде жоғарыдан төмен қарай қозғалады. Бұл процесс өте күрделі. Бірақ қысымдар балансының теңсіздігін қоспа және шығынның орташаланған параметрлермен жазылады.

Газсұйықты қоспаны (ГСҚ) айдаған кезде ауаның көпіршіктеріне архимед күші әсер етеді, осы күштің әсерінен олар сұйық ағыннан қалқып шығады. Әдетте бұл жылдамдық 0,3-0,5 м/с тең болады. Сондықтан сұйықтың төмен қарай қозғалу жылдамдығы газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығынан жоғары болу керек. Әйтпесе газ СКҚ башмағына дейін жетпей түптегі қысым төмендейді. Сұйықтың жоғары жылдамдығын жасау үшін көп шығындар қажет. Сондықтан ГСҚ-ны сақиналы кеңістік арқылы емес СКҚ арқылы айдау дұрыс деп саналады, себебі олардың қимасы кіші болғандықтан оның ішіндегі сұйықтың жылдамдығы жоғарылайды. Процесс жақсы өтуі үшін сұйықтың жылдамдығы 0,8-1 м/с болу керек.

Түптен ауыр тұнбаларды шығарып алу үшін әдетте кері жуып алу қолданады. Сондықтан жуудан кейін болатын ГСҚ айдау процессі кері жуу сүлбесі бойынша жасалынады.

Ұңғыны газдалған сұйықпен меңгерген кезде сағаға араластырғыш арқылы сорапты агрегаттың желісі қосылады, ал араластырғыштың екінші бағыттаушысына компрессордың сұйық шығатын құбыр желісі қосылады. Алдымен сорап іске қосылып циркуляция тұрақталады. Ұңғылық сұйық жер амбарына немесе басқа ыдысқа тасталынады. Сағада айдалатын таза сұйық пайда болған кезде компрессор іске қосылады да сығылған газ жылудисперсті ГСҚ-ның пайда болуы үшін араласытырғышқа жіберіледі.

Сұйық газсұйықты қоспамен ауыстырлған сайын айдау қысымы жоғарылайды және ГСҚ СКҚ башмағына жеткен кезде максимумға жетеді. ГСҚ-ның СКҚ-ға түсуі кезінде айдау қысым төмендейді.

Ұңғылық сораптар арқылы меңгеру. Қабат қысымы төмен болатын қорлары азайған кен орындарында, фонтандалу күтілмеген жағдайда ұңғыларды ұңғылық сораптар (ШСҰ және БОТЭС) арқылы айдау арқылы меңгереді. Ұңғыдан сұйықты сораптармен айдаған кезде түптік қысым р_с<р_пл өлшеміне жеткенге дейін азаяды. Бұл өлшем тұрақталған кезде қабаттан шығатын ағын көбейеді. Бұл әдіс ұңғының түп алдындағы аймағын сазды қабаттың бөлшектерінен және ерітіндінен тазарту үшін терең және ұзақ депрессия қажеттілігі болмаған жағдайда қолданады.

Сорапты түсіргенге дейін ұңғы түпке дейін сумен немесе мұнаймен жуылады, осы себептен ұңғыға жуушы сұйықты (мұнайды, суды) және сорапты агрегатпен ыдысты әкелу керек. Қысқы жағдайларда сумен жуған кезде сұйықты қыздыру проблемасы пайда болады.

Сонында айта кетітіні әр түрлі мұнайлы аймақтарда ұңғыларды игерудің басқа да әдістері ойлап табылған. Мысалыға компрессорлы әдіс кезінде айдалатын ауамен толып тұрған құбыраралық кеңістікке судың кейбір мөлшерін айдайды, бұл қоспаның тығыздығын жоғарылатады және компрессордың қысымын төмендетеді. Бұл ұңғыгың бастырылуын СКҚ-ның үлкен түсіру тереңдігі кезінде жасауға мүмкіндік береді.

Нег.: 1. (113-133), 3. (62-94)

Бақылау сұрақтары:

1. Мұнай ұңғыларын меңгеру дегеніміз не?

2. Меңгерудің негізгі мақсаты не?

3. Ағынды шақырудың қанша негізгі әдістері бар?

Дәріс 5. Ұңғының түп алдындағы аймағына әсер етудің әдістері. Ұңғының түп алдындағы аймағына әсер етудің химиялық әдістері.

Ұңғының түп алдындағы аймағы (ҰТА) процесстердің барлығы ең интенсивті түрде жүретін аймақ болып табылады. Бұл аймақта ток желілері сұйықты шығарған кезде қосылады және сұйықты ішке айдаған кезде ажырасады; сұйықтың қозғалыс жылдамдығы, қысымдардың градиенттері, энергияның шығындары, фильтрлік кедергілер максималды болады. Қабаттың түп алдындағы аймақтың күйіне кен орынның өңделу пайдалылығы, өңдейтін ұңғылардың дебиттері, айдаушы ұңғылардың өнімділігі және қабат энергиясы тәуелді.

ҰТА фильтрлік кедергілерін өтуі үшін жұмсалатын энергия қабаттан сұйықты шығарған кезде және қабатқа сұйықты айдаған кезде де аз болуы үшін ҰТА-ны белгіленген күйінде сақтау керек. Ұңғыны бұрғылаудың өзі түп алдындағы аймақтың тау жынысының кернеулік-деформациялық күйіне әсер етеді. Шегендеуші тізбектің перфорациясы кезәнде ҰТА-ға қысқа уақыт аралығындағы әр түрлі жиіліктегі соққы толқындары әсер етеді. Бұл соққы толқындары жынысты құрайтын кристалдарға әсер етеді және осы кристаллдардың қырларында пьезоэлектрлік эффекттің пайда болуына әкеледі. Пайда болатын электрлік өріс оның полярлығына, интенсивтілігіне және ұзақтылығына байланысты фильтрацияның тежелуін немесе жылдамдатуын мүмкін және қабат қуыс тесіктері бетімен шекараласатын жерде аномальды сұйық қабаттарының құрылуына әсер етеді.

Мұнайды өндіру процессі кезінде барлық шығарылатын қабат сұйығы өңдейтін ұңғылардың түп алдындағы аймақтары арқылы өтеді ал қабатқа айдалатын барлық су айдаушы ұңғылардың ҰТА арқылы өтеді.

Бұл процестер беттегі немесе қабаттағы бастапқы қысымдар мен температуралардан ерекшеленетін жағдайларда өтеді. Нәтижесінде ҰТА фильтрдегідей әр түрлі көмірқышқыл компоненттері (шәйірлер, асфальтендер, парафиндер) және термодинамикалық тепе-теңдік бұзылуы нәтижесінде ерітінділердің құрамынан түсетін әр түрлі тұздарда жиналады.

Фильтрлік кедергілерді төмендету үшін ҰТА әсер ету шараларын өткізу керек. Бұл ҰТА өткізгіштігін, ұңғы оқпанымен өзара байланысын жақсартады және қабаттың осы аймағында энергетикалық шығындарын азайтуына әкеледі.

ҰТА әсер етудің әдістерін үш негізгі топқа бөлуге болады: химиялық, механикалық, жылулық.

Химиялық әсер ету әдістері ҰТА өткізгіштігін нашарлатқан қабат жыныстарының немесе элементтерінің (тұздар немесе темір шөгінділері) шөгінділерін ерітуге мүмкіндік болғанда қоладанады. Химиялық әсер етудің түріне жәй қышқылдық өңдеуі жатады.

Механикалық әсер ету әдістері қатты жыныстарда пайдалы (эффективті), бұл кезде ҰТА қосымша жарықшақтардың жасалуы фильтрация процессіне қабаттың жаңа алшақ жатқан бөліктерін қосуға мүмкіндік береді.

Жылулық әсер ету әдістері ҰТА ішінде парафин, шәйірлер, асфальтендер сияқты өте қатты және тұтқыр көмір сутектерінің шөгінділері пайда болған да ғана және тұтқыр мұнайды фильтрациялаған кезде қолданады. Бұл әдістерге ҰТА тереңдік электрожылытқыштармен, бумен немесе басқа жылу тасымалдаушылармен жылыту әдістері жатады.

Жоғары айтылып кеткен үш негізгі әсер етулердің ерекшеліктерінен тұратын ҰТА-на әсер ету әдістері бар. Мысалыға қабат жынысына химиялық әсер етуді және химиялық реакция кезінде жылудың көп мөлшері бөлінуі нәтижесінде болатын жылулық әсерлерінен тұратын ұңғылардың термоқышқылдық өңдеуі.

Сонымен әсер ету әдісін таңдалуы ҰТА күйіне, термодинамикалық жағдайларына, сұйықтардың және жыныстардың құрамына және бұл кен орнындағы жиналған кәсіптік тәжірибеге байланысты.

Қабаттың түп алдындағы аймақтарын қышқылдық өңдеу.

Қышқылдық өңдеу кездерінде қабатқа жүретін қышқыл жыныс материалымен (құмдармен, доломиттермен, әктермен) реакцияға түсіп оны ерітеді. Нәтижесінде қуыс тесіктер каналдарының диаметрлері және қуыс тесіктік ортаның өткізгіштігі өседі. Жыныстардың химиялық құрамына қарай әр түрлі қышқылдар қолданылады.

HCl тұз қышқылы әк тасымен CaCO₃ және доломиттармен CaMg(CO₃)₂ әсерлесіп оларды ерітеді:

2HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂+H₂O,

4HCl+CaMg(CO₃)₂=CaCl₂+MgCl₂+2CO₂+2H₂O.

Хлор кальций CaCl₂ және хлор магний MgCl₂ суда жақсы еритін тұздар. Көмірқышқыл газ CO₂ 7,6 МПа қысым кезінде оңай ерітіледі.

Қышқылда әр түрлі қоспалар бар, олар онымен әсерлескенде бейтараптарандырылған қышқыл ерітіндісінде ерімейтін шөгінділер пайда болу мүмкін. Бұл шөгінділер ҰТА өткізгіштігін төмендетеді.

Ұңғыны тұз қышқылымен өңдеу үшін құрамында таза 10-15% тұз қышқылы болатын ерітінді дайындалады, тұз қышқылы одан әрі көп болса бейтараптандырылған ерітінді өте тұтқыр болады, бұл оның қуыс тесіктерінен шығуын күрделендіреді.

Тұз қышқылының ерітіндісіне келесі реагенттерді қосады:

1.Ингибиторлар – тұз қышқылын тасымалдайтын, айдайтын және сақтайтын жабдықтарды қышқылдың коррозиялық әсерлерінен сақтау үшін қосылатын заттар. Ингибитордың типіне және оның бастапқы концентрациясына байланысты оны 1%-ке дейін шамада қосады.

2.Интенсификтаторлар – беттік-әрекетті заттар ((БӘЗ) поверхностно-активные вещества (ПАВ)) мұнай-бейтараптарандырылған қышқыл шекарасында беттік созылуларды 3-5 есе азайтады, бұл түп алдындағы аймақты әсер ету өнімдерінен және әсер етіп біткен қышқылдардан тазартуын жылдамдатып оңайлатады. БӘЗ қоспасы қышқылдық өңдеулердің пайдалылығын жоғарлатады. Айдалатын тұз қышқылының алдынғы бөлігінде абсорбция нәтижесінде жыныстар бетінде БӘЗ шығындарын ескере отырып, реагенттің концентрациясын шамамен 2-3 есе көбейтеді.

3.Тұрақтандырушылар – тұз қышқылы ерітіндінің темірмен, цементпен және құммен әсер етуінен пайда болған кейбір реакция өнімдерін еріген күйде сақтау үшін керекті заттар. Одан басқа ол тұз қышқылы ерітіндісінен зиян күкірт қышқылын барий тұзына айналдыру үшін қолданылады

Бұл жағдайда тұз қышқылының ерітіндісін HCl ұңғыға айдалу алдында хлорлы барий ерітіндісімен BaCl₂ өңдейді. Пайда болатын күкірқышқылды барий BaSO₄ ерітіндіде оңай ұсталады және сұйық күйінде қабаттың қуыс тесіктерінен реакцияның басқа өнімдерімен бірге шығарылады.

Тұз қышқылы саздармен әсерлесіп алюминий тұздарын құрайды, ал цемент және құмтаспен әсерлескенде тұнба болып түсетін кремний қышқылының гелі пайда болады. Осыны болдырмау үшін тұрақтандырғыштарды қолданады – сірке CH₃COOH және фторсутекті HF (плавиковая кислота) қышқылдарын.

1-2% көлемінде фторсутекті қышқылдың қосылуы коллектор қуыс тесіктерін жабатын кремний қышқылы гелінің пайда болуын тоқтатады және де цемент қабатының жақсы еруіне көмектеседі. Сірке қышқылы алюминий және темір тұздарын еріген күйінде сақтайды және жыныстың тұз қышқылымен бірге еруінің реакциясын баяулатады, бұл тұз қышқылының концентрацияланған ерітіндісін қабаттың терең аймақтарына айдауға мүмкіндік береді.

Қышқылдың жұмысшы ерітіндісін орталық қышқылдық базаларды немесе сирек жағдайларда ұңғы қасында дайындайды. Қышқылды дайындаудың операциясы қатал орындалу керек.

Жұмысшы ерітіндіні дайындау үшін есептелген су мөлшеріне басында ингибитор және стабилизаторды, ал одан кейін тұз қышқылын қосады. Араластырған соң хлорлы барийді қосады, одан соң оны хлорлы барий үлпектері ерігенге дейін тағы да араластыралады, хлорлы барий үлпектерінің қалмауын арнайы анализдермен тексереді. Одан кейін интенсификатор қосылады, қайтадан араластырған соң күкіртқышқылды барийдің тұнбалауы уақытына және ерітіндінің толығымен ағаруына дейін күтеді.

Тұз қышқылының ерітінділерін дайындағанда міндетті түрде қауіпсіздік ережелері ескерілу керек. Яғни оны жасағанда міндетті түрде арнайы киім, қолғаптап және көзәйнектер қолдану керек. Әсіресе булары улы болатын фторсутекті қышқылмен жұмыс істеген кезде өте мұқият болу керек.

Тұз қышқылын гуммирленген темір жол цистерналарда немесе автоцистерналарда тасымалдайды. Кей кездерде цистерна темірін коррозиядан сақтау үшін цистерналардың ішкі қабаты бірнеше қабат эмальмен бояланады. Фторсутекті қышқылды 20 литрлік эбонитті ыдыстарда тасымалдайды.

Ұңғыларды тұз қышқылымен өңдеудің бірнеше түрлері болады: қышқылдық ванналар, жәй қышқылдық өңдеулер, қысым астындағы қышқылдық өңдеу, термоқышқылдық өңдеулер, интервал бойынша қышқылдық өңдеулер.

Қышқылдық ванналар меңгеру және бұрғылаудан кейін ашық түпті ұңғыларды түптің бетінен сазды және цементті қабатты, коррозия өнімдерін, қабат сулардан шығатын кальцийлі бөлінулерін алып тастау үшін қолданылады. Түптері тізбекпен шегенделген және перфорацияланған ұңғыларда қышқылдық ванналарды қолдану дұрыс емес деп саналады. Қышқылдық ерітіндінің көлемі ұңғының түбінен өнделетін интервалдың төбешегіне дейін жететін көлемге тең болуы керек, ал ерітінді жүретін СКҚ башмағы қабат немесе ұңғы түбінің табанына дейін түсірілу керек. Ұңғы түбінде қышқылдың араласуы болмайтындықтан, тұз қышқылының жоғары концентрациялы ерітіндісі қолданылады.

Осы ұңғы үшін қышқылды бейтараптандыруға қажетті уақытты бетке СКҚ-дан шығатын жұмыс істеген және бетке шығарылған қышқылдың концентрациясын өлшеу арқылы аңықтайды.

Жәй қышқылдық өңдеулер – ұңғының түп алдындағы аймағына тұз қышқылын бастыру арқылы жасалынады, бұл өңдеу ең көп тараған түрі.

Көп ретттен өңдеген кезде әрбір келесі операция үшін ерітіндінің еріткіштік қасиеттері айдалатын ерітінді көлемін, қышқыл концентрациясын және айдау жылдамдығын көбейту арқылы жоғарылатылады.

Жәй қышқылдық өңдеулер бір сорапты агрегат көмегімен жоғары температура және қысымды қолданбай жақсы жуылған және дайындалған ұңғыда жүргізіледі. СКҚ және түпте парафинді және шәйірді шөгінділер болған жағдайда оларды ұңғыны арнайы ерітінділермен шаю арқылы алып тастайды: керосин, пропан-бутанды фракциялар және де мұнайхимия өндірістердің басқа да тауарсыз өнімдері. Ашық түп болған жағдайда қышқылдық өңдеу тек қана қышқылдық ваннадан кейін жасалады. СКҚ қышқылдың есептелген мөлшерін айдағаннан кейін СКҚ-ға СКҚ көлеміне тең бастыру сұйығын айдайды.

Бастыру сұйығы ретінде әдетте өндіруші ұңғылар үшін мұнай ал айдаушы ұңғылар үшін БӘЗ қосылған су қолданылады. Тұзы қышқылының ерітіндісін айдау процессі кезінде оның деңгейі құбыраралық кеңістікте қабаттың төбесі деңгейінде ұсталынады.

Қысым астындағы қышқылдық өңдеу. Жәй тұз-қышқылды өңдеу (ТҚӨ) кезінде қышқыл жақсы өткізгіш қабаттарға өтеді, бұл олардың жақсы өткізгіштігін одан әрі жақсартады. Бірақ өткізгіштігі нашар қабаттар өңделмейді. Сондықтан қысым астындағы қышқылдық өңдеу қолданылады. Сонымен бірге жақсы өткізгіштік қабаттар, қысым астындағы қышқылдық өңдеу алдында, пакерлармен немесе бұл қабаттарға алдын-ала буферлердің (жоғары тұтқырлы эмульсиялар) айдалуы арқылы айырылады. Осыған орай қышқыл ерітіндінің келесі айдалуы кезінде өңделетін қаббатың аймағын көбейтуге болады.

Қысым астындағы өңдеу әдетте қышқылдық ванналар және жәй ТҚӨ кейін қолданады.

Ұңғыда алдын-ала дайындау жұмыстары жүргізіледі: түптік тығындар, парафинді шөгінділер, суланған қабаттардың изоляциясы алып тасталынады немесе ұңғының суланған төменгі бөлігі аумағында ауыр сұйық бағанасы жасалынады. Әдетте қысым астында ТҚӨ жүргізу алдында жұтушы қабаттардың қалыңдығы және олардың орналасуы аңықталады. Шегендеуші тізбекті жоғары қысымнан сақтау үшін қабат төбесінде СКҚ-ға якорі бар пакер орнатылады. Жоғары өткізгіштік қабаттардың жұтушы қасиеттерін төмендету үшін қабатқа эмульсияны айдайды.

Эмульсияны мұнаймен 10-12% тұз қышқылының қоспасын ортадан тепкіш сорап көмегімен бір ыдыстан екінші ыдысқа айдау арқылы дайындайды. Эмульсия әдетте 70% тұз қышқылының ерітіндісінен және 30% мұнайдан тұрады. Араластыру тәсіліне және уақытына қарай тұтқырлығы әр түрлі эмульсияны алуға болады. Жоғары өткізгіштің қабаттың 1м қалыңдығына 1,5-2,5 м³ эмульсия қажет. Жұмысшы ерітінді көлемі жәй ТҚӨ операциясы кезіндегідей. СКҚ және пакерастындағы кеңістік көлеміндегі эмульсия ашық құбыраралық кеңістікте және герметизацияланбаған пакерде айдалады.

Одан кейін СКҚ-ға түсірілген пакермен сақиналы кеңістікті герметизациялайды, және қабатқа қысым төмен эмульсияның қалған көлемі айдалады. Эмульсиядан кейін орташа қысыммен СКҚ ішкі көлеміне тең тұз қышқылының жұмысшы ертінідісінің мөлшері айдалады. Қышқыл СКҚ башмағына жеткеннен кейін түпте керекті қысымды жасау үшін айдау максималды жылдамдықтарда жалғастырылады. Тұз қышқылының жұмысшы ерітіндісінен кейін дәл осы жылдамдықпен СКҚ-ның ішкі көлеміне және пакерастындағы кеңістіктің көлеміне тең бастыру сұйығы айдалады. Ерітіндінің ұсталу (тұру) уақыты жәй ТҚӨ операцияларына сәйкес. Ұстаудан кейін СКҚ және якорі бар пакер шығарылады да ұңғы қолдануға беріледі.

Термоқышқылды өңдеу. Ұңғының түп алдындағы аймағы ыстық қышқылмен өңделеді. Бұл қышқылды тұз қышқылы айдалатын СКҚ соңында орналасқан арнайы реакционды ұшында тұз қышқылының магниймен немесе оның кейбір қоспаларымен экзотермиялық реакциясы арқылы қыздырады.

Өңдеудің екі түрі бар.

Ұңғының түп алдындағы аймағын термохимиялық өңдеу – бұл ыстық қышқылмен өңдеу кезінде магнийді еріту үшін, тұз қышқылының концентрациясы 10-12% деңгейінде сақталатындай етіп қабат жынысының карбонаттарын ерітуге арналған қышқылдың мөлшерден тыс көлемі беріледі.

Ұңғының түп алдындағы аймағын термоқышқылдық әдіспен өңдеу - термохимиялық және одан кейін үздіксіз жүретін ҰТА-ның қышқылдық өңдеуі. Қышқылдық өңдеу жәй немесе қысым астында болуы мүмкін.

ҰТА термохимиялық тұзқышқылды өңдеулер түп алдындағы аймақтарында қатты көмірсутектердің шөгінділері (шәйір, парафин, асфальт) болатын қабат температуралары төмен болатын ұңғыларда қолдануға эффективті. Өңдеудің бұл түрі карбонатты коллекторларға және карбонаттағы жеткілікті болатын терригенді коллекторларда қолдануға болады.

Интервал бойынша немесе сатылы тұз-қышқылды өңдеу. Бірнеше тәуелсіз қабаттарды ортақ фильтрмен немесе ортақ түппен ашқан кезде, және де тілігінде өткізгіштігі әртүрлі болатын интервалдары бар қалыңдығы жоғары қабатты ашқан кезде бүкіл интервалды бір рет тұзқышқылды өңдеу өткізгіштігі ең жақсы қабатқа жақсы әсер етеді. Гидроөткізгіштігі нашар басқа қабаттар өңделмей қалады. Бұл жағдайларда интервал бойынша тұзқышқылды өңдеу қолданады, яғни қабаттың әрбір интервалы бөлек өңделеді. Бұл үшін белгіленген интервалды оның шекралары бойынша екі пакермен айырады. Өңдеудің эффективтілігі құбыраралық цементтік тастын саңылаусыздығына тәуелді, егер де саңылаусыздық нашар болса онда тұз қышқылы құбыраралық кеңістік арқылы басқа қабаттарға өтеді. Ашық түп болған жағдайларда ТҚӨ өңдеуге арналған интервалды да екі пакер арқылы айырады. Бір интервалды өңдеген соң оны алынған нәтижелерді тексеру үшін сынайды, осыдан кейін келесі интервалдың ТҚӨ өндеуіне көшеді.

Нег.:1.(137-148), 3.(242-256)

Бақылау сұрақтары:

1. ҰТА әсер етудің негізгі әдістері?

2. Тұз қышқылының ерітіндісіне қандай реагенттерді қосады?

Терригенді коллекторлардың қышқылдық өңдеуі.

Терригенді коллекторларды (құм тас, алевролит және т.б.) тұз-қышқылды өңдеу кезінде тұз қышқылы қабатқа біртекті енеді және оның ену нұсқасы шеңберге жақын. Бірақ та бұл ену нұсқаларының радиустары қабат қалыңдығына қарай кіші қабаттардың өткізгіштігіне және қуыс тесіктігіне тәуелді әр түрлі болады. Егер де қабаты біртекті емес қабаттағы бөлек кіші қабаттардың қалыңдығы, қуыс тесіктігі және өткізгіштігі белгілі болса онда ерітіндінің берілген көлемін айдаған кездегі қышқылдың ішкі қабаттармен қабатқа ену тереңдігін аңықтауға болады.

Карбонатты коллекторларда қышқыл пайда болатын каналдың бүкіл тереңдігі бойынша карбонаттың шексіз массасымен әсерлеседі, ал териггенді коллекторларда карбонаттар жыныстың жалпы көлемінің бірнеше процентін ғана құрайды. Сондықтан айдалатын қышқылдың жану бағыты бұл карбонаттарды ерітіп бейтарапталанады, ал келесі порциялар карбонаттары ерітілген қуыс тесіктері арқылы ағып өзінің бастапқы қасиеттерін сақтап қалады. Сондықтан дренаждаған (құрғатқан) кезде ұңғыдан бірінші тұз қышқылы концентрацияланған ерітінді ал одан кейін бейтарапталған қышқыл шығады. Тұз қышқылы тәжірибе жүзінде тек карбонатты заттармен әсерлеседі, ол терригенді коллектордың силикатты заттардан (кварц) және каолиндардан (элюмосиликат) тұратын негізгі массасымен әсерлеспейді. Бұл заттар фторсутекті (плавикті) HF қышқылмен әсерлеседі.

Фторсутекті қышқылдың кварцпен әсерлесуі келесі түрде болады:

SiO₂+4HF=2H₂O+SiF₄.

Пайда болатын фторлы кремний SiF₄ әрі қарай сумен әрекеттеседі

2SiF₄+4H₂O=Si(OH)₄+2H₂SiF₆.

Кремнийфторсутекті қышқыл H₂SiF₆ ерітіндіде қалады, ал кремний қышқылы ерітінді қышқылдығы төмендеген сайын қабат қуыс тесіктерін жауып тастайтын гель пайда болу мүмкін. Осыны болдырмау үшін фтор қышқылы ерітіндісі кремний қышқылын ұстап қалу үшін тұз қышқылымен бірге қолданады. Қышқылдың жұмысшы ерітіндісіні терригенді коллекторларман әсерлесуі үшін оның құрамында 8-10% тұз қышқылы және 3-5% фторсутекті қышқылы болады. Фторсутекті қышқылы алюмосиликаттарды келесі реакция бойынша ерітеді:

H₄Al₂Si₂O₉+14HF=2AlF₃+2SiF₄+9H₂O.

Пайда болатын фторлы алюминий AlF₃ ерітіндіде қалады, ал фторлы кремний SiF₄ әрі қарай сумен әрекеттесіп, кремний қышқылын құрайды.

Реакция келесі түрде жүреді:

H4Al2Si2O9+14HF=2AlF3+2SiF4+9H2O.

(4+2^.27+2^.28+9^.16)+14(1+19) =2(27+3^.19) +2(28+4^.19) +9(2+16).

Осыдан 1 кг алюмосиликаттың ерітілуіне қажетті HF табамыз

г HF

Ерітіндінің 1 литрінде 4% фторсутекті қышқылдың HF ерітіндісінде 40 г таза HF бар екені белгілі. Онда 1 кг алюмосиликатты ерітуге қажетті 4% фторсутекті қышқылдың мөлшері

л/кг.

Фторсутекті қышқылдың HF түйіршікті кварцпен әсерлесуі баяу жүреді, ал алюмосиликатпен әсерлесуі H₄Al₂Si9 жылдамырақ болады, бірақ тұз қышқылының HCl карбонаттармен әсерлесуіне қарағанда баяу болады. Сондықтан терригенді коллекторларды тұз қышқылы және фторсутекті қышқылы қоспасымен өңдеу карбонатты цементтеуші заттарды және сазды материалды еріту үшін қолдану тиімді. Осы себептен тұз қышқылымен HCl HF фторсутекті қышқылы қоспасын сазқышқылды деп атайды.

Сазқышқылы құрамында 0,5%-тен жоғары жыныстарды өңдеу үшін қолданады. Ол терригенді коллекторлардың цементтеуші заттарын ерітетіндіктен, оның өңдеуге керекті мөлшері, ұңғының түп алдындағы аймағында жыныстың тұрақтылығы бұзылмауы үшін, тәжірибе жүзінде аңықталады. Сондықтан бастапқы өңдеу кезінде 1м қабат қалыңдығына сазқышқылдың 0,3-0,4 м³ мөлшерімен шектеледі.

Жарықшақты жыныстардың бастапқы өңдеуі кезінде 1 м қабат қалыңдығына 0,75-1,0 м³ мөлшеріндегі сазқышқылын қолдану керек. Айдалған сазқышқылы қабатта 8-12 сағат аралығында ұсталады. Бастыру сұйығының көлемі әдетте СКҚ және ұңғының түп аймағының көлеміне тең болады.

Терригенді жыныстардың құрамында аз карбонаттар болады, сондықтан екісатылы қышқылды өңдеу қолданады. Алдымен ҰТА жәй тұз қышқылымен өңделеді, ал осыдан кейін сазқышқылы айдалады. Тұз қышқылы ҰТА-дағы карбонаттарды ерітеді, бұл фторсутекті қышқылдың келесі айдауы кезінде қабаттың қуыс тесіктерінде процессті күрделендіретін фторлы калцийдің және фторидтер шөгінділерінің пайда болуына жол бермейді. Сонымен бірге ол фторсутектің HF саздарды, аргилиттарды және басқа жынысқұрастырушы силикатты құраушыларды ерітуге жеткілікті мөлшерін сақтайды. Одан басқа ҰТА-дан карбонаттарды алып тастау, әсерлесіп біткен HF ерітіндінің қышқылдығын жеткілікті деңгейде ұстап тұруға мүмкіндік береді. Бұл қабатты жауып тастайтын кремний қышқылының гелінің пайда болуына жол бермейді.

Бейтараптарандырылған тұз қышқылының оның артынан жүретін сазқышқылымен араласуын және шөгінділердің пайда болуын болдырмау үшін тұз қышқылының мөлшері есептелген мөлшерден 0,2-0,8 м³ көлеміне ерітіндінің қышқылдығын сақтау үшін артық беріледі.

Карбонаттардың және силикатты құраушылардың жақсы сілтілеуі (выщелачивания) үшін қышқылдар қабаттарға баяу айдалады. Бастыру сұйығы ретінде әдетте БӘЗ қосылған тұщы су қолданады.

Ұңғыларды қышқылды өңдеуге арналған жабдықтар.

Қышқылды өңдеулер үшін «Азинмаш-30» агрегаты қолданады. Агрегат автомашина шассисында қондырылған. Оның гуммирленген, яғни ішінен резеңкемен қапталған көлемі 8 м³ цистернасы болады, бұл цистерна деңгейөлшегіші бар екі бөлікке бөлінген. Үлкен көлемдерді айдау үшін агрегат көлемі 6 м³ прицепте қондырылған қосымша цистернамен жабдықталады.

Ерітіндіні айдау үшін агрегаттарда сорап болады, ол автомобиль кабинасының артында қондырылған және де қозғалысқа осы автомобильдің қозғалтқышымен жіберіледі. Сорап 2НК-500- үшплунжерлі, горизонтальді, бір әрекетті. Сораптың ең жоғары қысымы 50 МПа ал ең үлкен өнімділігі 12,2 л/сек.

Қышқылды айдау үшін ЦА-300, ЦА-320М, 3ЦА-400 цементтеуші агрегаттары және АН-500, 2АН-500 және АН-700 сораптары қолданады.

Қышқылды тасымалдау үшін 4ЦР немесе ЦР-20 автоцистерналары қолданылады. Қышқылдарды дайындау үшін ұңғылардың қасында көлемі 14м³ қозғалмалы металл өлшегіштер бар, олардың ішкі жақтары қорғаушы қабатпен қапталған.

Нег.: 1(148-154), 3(256-258)

Бақылау сұрақтары:

1. Терригенді коллекторлардың ТҚӨ ерекшелігі неде?

2. Сазқышқылы деп нені атайды?

Дәріс 6. Ұңғының түп алдындағы аймағына әсер етудің әдістері. Қабатты сұйықпен жару (Гидравлический разрыв пласта).

Қабатты сұйықпен жару (ҚСЖ) – түп алдындағы аймақта қабатқа жоғары қысым астында сұйықты айдау арқылы жаңа немесе бұрын болған жыныстардағы жарықшақтарды кеңейтудің және жасаудың жасанды әдісі. Жарықшақтар жағаларының операция біткен соң қайта түйісуін болдырмау үшін және қысымды бастапқыға келтіру үшін сұйықпен бірге түйіршікті металл (кварцты құм) айдалады. Жарудың жарықшақтары қабаттың ішіне өтіп ұңғы оқпаның түптен алыс жатқан қабаттың өнімді бөліктерімен қосады.

Қабатты сұйықпен жару келесі операциялардан тұрады:

1) қабатта жарықшақтардың пайда болуы үшін қабатқа сұйықты айдау;

2) жарықшақтарды толтыру үшін арналған құммен бірге құмтасушы сұйықты айдау;

3) құмды жарықшақтарға бастыру үшін бастыру сұйығын айдау.

Жару кезіндегі жарықшақтардың пайда болу механизмі келесі түрде өтеді. Шөгінді тау жыныстарында табиғи микрожарықшақтар болады, олар тау қысымы әсерінен қысылған. Бұл жарықшақтардың өткізгіштігі аз ғана болады. Сораптармен жасалынатын қысым астында ұңғыға айдалатын сұйық ең біріншіден өткізгіштігі жақсы аймақтармен фильтрацияланады. Сонымен бірге кіші қабаттар арасында қысымдар айырмашылығы пайда болады, себебі өткізгіштігі жақсы кіші қабаттармен жарықшақтардағы қысым өткізгіштігі нашар немесе мүлдем өткізгіштігі жоқ кіші қабаттарға қарағанда жоғары болады. Нәтижесінде өткізгіштік қабаттың табанына және төбешегіне әсер ететін күш пайда болады; жоғары жатқан қабаттар деформацияға ұшырап кіші қабаттар шекараларында жаңа жарықшақтар пайда болады немесе ескілері ұлғаяды.

Қабатты сұйықпен жарудың ең маңызды параметрлерінің бірі жыныс материалында жарықшақтар пайда бола алатын қысым болып табылады. Идеалды жағдайларда жарықшақтарды ауш қысым р_р тау қысымынан р_г төмен болмауы керек. Бірақ та нақты жағдайларда жару қысымы тау қысымынан төмен болады. Себебі ұңғыны бұрғылағаннан кейін мұнай қабатының өзінде немесе қабат төбешегінде жатқан тау жыныстарының кернеулік-деформационды күйі өзгереді. Саздың және саз жыныстарының пластикалық деформациясы пайда болады. Бұл пластикалық деформация әсер ететін қабаттар аймағында бұзушы төбелерінің пайда болуына әкеледі, осының нәтижесінде ұңғы қасындағы тау қысым төмен болып, қабатты сұйықпен жару қысымы төмендейді.

Тәжірибе ұңғы түбіндегі жару қысымы р_р 1,5-2,5gh деңгейінде болатының көрсетті. Бұл жердеші  – жыныстың тығыздығы, h - ұңғының тереңдігі.

Қабатты сұйықпен жарудың жұмысшы сұйықтары ретінде әр түрлі сұйықтарды қолданады. Оларды физика-химиялық қасиеттері бойынша екі топқа бөлуге болады: көмірсутекті негізіндегі сұйықтар және су негізіндегі сұйықтар. Өзінің қызметтеріне қарай сұйықтар үш топқа бөлінеді: жару сұйығы, құмтасушы-сұйық және бастыру сұйығы.

Көмірсутекті сұйықтар мұнай ұңғыларында қолданады, оларға жататындар: тұтқырлығы жоғары мұнай, мазут, дизельді отын немесе мұнай сабындарымен қоюланған керосин. Су ерітінділері айдаушы ұңғыларда қолданады, олар: сульфит-спиртінің су ерітіндісі, тұщы немесе тұздалған су, қоюландырушы-реагенттермен қоюландырылған тұз және фторсутек қышқылы. Қабатты сұйықпен жару сұйықтары ретінде эмульсиялар көп қолданады: мұнайқышқылдық (гидрофобты), сумұнайлы (гидрофильді) және қышқылды-керосинді.

Эмульсиялар компоненттерді ортадан тепкіш немесе шестеренкалы сораптармен керекті химиялық реагенттерді қосып араластыру арқылы дайындалады. Эмульсияларды дайындау үшін бірі фаза ретінде керосин, дизельді отын, әр түрлі мұнайлар қолданады, екінші фаза ретінде су немесе тұз қышқылы.

Қабатты сумен жарған кезде қолданатын барлық сұйықтар келесі талаптарға сай болу керек.

1. Жұмысшы сұйықтар қабат жынысының не фазалық не абсолютті өткізгіштігін төмендетпеу керек. Сұйықтарды негізі көмірсутекті болатын суқанықтырылған жыныстар арқылы фильтрацияған кезде олардың суға фазалық өткізгіштігіні қатты төмендейді. Сонымен бірге мұнайқанықтырылған жыныстардан сунегізді сұйықтарды фильтрациялағаннан кейін олардың көмірсутекті сұйықтарға фазалық өткізгіштігі төмендейді. Осы себептен мұнай ұңғыларында негізі көмірсутекті болатын сұйықтар қолданады, ал айдаушы ұңғыларда негізі су болатын сұйықтар қолданады. Жұмысшы сұйықтардың құрамында механикалық қоспалар болмауы керек.

2. Жұмысшы сұйықтар қабаттар өткізгіштігінің сақталуын қамтамасыз ету керек. Қабат сұйықтарында толығымен еритін сұйықтар ең жақсы сұйықтар деп саналады.

3. Тұтқыр сұйықтарды қолданған кезде олардың тұтқырлығы өңделетін қабат жағдайларында және қабатты жару процесі кезінде тұрақты болу керек.

4. Процесс қысқы жағдайларда жүрсе, жұмысшы сұйықтың қату температурасы төмен болу керек.

5. Жұмысшы сұйықтар арзан болу керек.

6. Жару сұйығы белгіленген тұтқырлыққа ие болу керек. Сұйықтың тұтқырлығы аз болса жару қысымына дейін жету үшін қабатқа сұйықтың көп көлемдерін айдау керек, сәйкесінше бір уақытта жұмыс істейтін сораптардың саны көбеюі керек. Сұйықтың тұтқырлығы жоғары болса жарықшақтардың пайда болуы үшін үлкен қысымдар қажет.

Табиғи жарықшақтығы жоқ бұзылмаған қабаттарды жарған кезде сұйық қуыстық орта арқылы жақсы фильтрлеуі керек. Табиғи жарықшақтығы өте жақсы дамыған қабаттарды жарған кезде фильтрлмейтін немесе тез арада фильтрленетін сұйықтар қолдану керек.

Құмтасығыш-сұйығына келесі талаптар қойылады: ол минималды көлемде фильтрлену керек және оның тұтқырлығы құмды ілінген күйде ұстай алатын мөлшерде болу керек. Құмтасығыш-сұйықтың жоғары ұстаушы қасиеттері сұйықтың тұнбалануын болдырмау керек.

Сұйықтардың тұтқырлығының жоғарлауын және фильтрлеуші қасиеттерінің төмендеуін арнайы қоспаларды қосу арқылы алады. Көмірсутекті сұйықтар үшін мұндай қоспалар болып органикалық қышқылдар, мұнайдың жоғарымолекулярды және коллоидты қосындылары болып табылады.

Бастыру сұйықтарын ұңғыға құматасығыш-сұйықты ұңғы түбіне дейін жеткізу үшін айдайды. Сонымен бастыру сұйығының көлемі құмтасығыш-сұйық айдалатын СКҚ көлеміне тең болады. СКҚ есепті көлеміне СКҚ башмағымен фильтрдің жоғары тесіктері арасындағы құбыраралық кеңістіктің көлем қосылады. Барлық жағдайларда да бастыру сұйығының тұтқырлығы айдау кезінде арын шығындарын азайту үшін төмен болу керек. Бастыру сұйықтығы ретінде кез-келген арзан сұйық қолданады, көп жағдайларда жай су.

Толтырғыш пайда болған жарықшақтарды толтырады және қысым түскен соң олардың түйісуін болдырмайды, ол келесі талаптарға сай болу керек:

- жыныс салмақтары әсерінен жарықшақтарда бұзылмауы үшін ол жеткілікті механикалық беріктікке ие болу керек;

- жоғары өткізгіштікті сақтау керек.

Ең жақсы толтырғыш деп біртекті кварцты құм саналады. Бірақ та құмның тығыздығы сұйық тығыздығынан жоғары болады, бұл оның сұйық ағынында тұнбалануына әкеледі. Осыған орай дүние жүзінде қазіргі кезде толтырғыш ретінде шыны шариктерін, боксит түйіршіктерін және гректі жаңғақтың ұнтатылған қабығын қолданады. Одан басқа тығыздығы құмтасығыш сұйықтардың тығыздығына жақын өте қатты жасанды синтетикалық полимерлі заттар қолданады.

Қабатты сумен жарудың технологиясы.

Қабатт сумен жару технологиясын келесі ұңғыларда қолданады;

- өнімділігі төмен;

- жоғары қабат қысымымен бірақ коллектордың жаман өткізгіштігімен;

- ластанған түп алдындағы аймақ болған жағдайда;

- жоғары газды факторы болған кезде;

- сыйымдылығы төмен айдаушы ұңғыларда;

- айдаушы ұңғыларда жұту интервалын ұлғайту үшін.

Ұңғыларда қабаттың сумен жаруын техникалық бұзылған және субергіш нұсқасына немесе газды шапкасына жақын орналасқан ұңғыларда қолдануға болмайды.

Ұңғының сыйымдылығын және күтілетін жару қысым аңықтау үшін ұңғыны алдын-ала әр түрлі қысымдардағы жұтуға тексеру керек және тәжірибе арқылы жару қысымын және жарудың сұйық шығының аңықтау керек. Бұл тәжірибе ұңғыға тұтқырлығы төмен сұйықты айдау арқылы жүргізіледі.

Жұмысты бастау алдында ұңғы түбін тазартып алу керек. Кейбір жағдайларда қабаттардың фильтрационды қасиеттерін жақсарту үшін тұз-қышқылды немесе балшық өңделуін және қосымша перфорацияны жүргізу дұрыс деп саналады. Бұл шаралар жару қысымын төмендетеді және оның пайдалылығын жоғарлатады. Ең тиімдісі жаруға көзделген интервалды гидроқұмағысты перфорациялау.

Тазарту жұмыстарынан кейін бастыру кезінде қысымның шығындарын азайту үшін ұңғыға сорапты-компрессорлы құбырлар түсіріледі. Шегендеуші тізбекті үлкен қысым әсерінен қорғау үшін кейбір жағдайларда жарылатын қабат үстінен пакер қондырылады. Сумен жару кезіндегі жоғары қысымдарда пакерге астынан өте қатты күштер әсер етеді. Пакердің тізбек бойынша жылжып кетуін болдырмау үшін пакерден жоғары құбырларда гидравликалық якорь қондырылады.

Пакері және якорі бар құбырды ұңғы сағасына түсіргеннен кейін айдау үшін арналған сорапты агрегаттарды қосатын ұңғы басын орнатады.

Басында жару сұйығын сорапты агрегаттармег айдайды. Айдау жүрген сайын қысым біртіндеп жоғарылайды. Түптегі қысым белгілі мөлшерге жеткен кезде қабат жарылып жарықшақ пайда болады. Жару мезеті манометрдегі қысымның тез арада түсуі арқылы аңықталады, бұл манометр шығарушы желіде орнатылған. Жарудан кейін сағадағы қысым төмендейді, ал айдалатын сұйықтың шығыны қатты жоғарылайды, яғни жарықшақ өз жұмысын бастап ұңғы жару алдында қабылдаған сұйыққа қарағанда көбірек сұйық жұта бастайды.

Қабатты жарғаннан кейін құмтасығыш-сұйықты айдай бастайды. Құмтасығыш-сұйықты жоғары жылдамдықпен және жоғары айдау қысымдары болған кезде айдау дұрыс деп саналады.

Осыдан кейін құмы бар сұйықты қабатқа максималды жылдамдықпен және максималды қысыммен бастыру сұйығын айдау арқылы бастырады. Осы мақсатпен сорапты агрегаттардың ең үлкен санын қосады. Бастыру сұйығының көлемі құбырлар тізбегінің көлеміне тең болу керек. Бастыру сұйығының шамадан тыс көлемін айдаған кезде ол құмды қабат ішіне ығыстырады да қысым түскен соң ұңғы түбіне жақын орналасқан жарықшақтық түйісіп жабылып кете алады. Онда жарудың эффектісі нөлге тең болады.

Бастыру сұйығы ретінде мұнай ұңғыларында мұнайды ал айдаушы ұңғыларда суды қолданады. Бастырудан кейін ұңғы сағасын жабады да ұңғыны сағадағы қысым нөлге түскенше дейін тыныштықта қалдырады. Одан кейін ұңғыны құмнан тазартып, меңгеруге кіріседі.

Сулық айдаушы ұңғыларды тазартқаннан кейін жарықшақтардан айдалған тұтқыр сұйықты шығару үшін кейбір уақыт бойы поршеньдейді.

Қабатты сумен жарудың көп қолдануы және кең теоретикалық және тәжірибелік зерттеулер әр түрлі технологиялық сүлбелердің жасалуына және жетілдіруіне әкелді.

Мұнай қабатының геомеханикалық және эксплуатационды сипаттамаларына немесе бөлек өнімді объектілеріне, технологияляқ сүлбенің рентабельдік жағдайларына тәуелді қабатты сумен жарудың сүлбелері таңдалады.

Сумен жарудың түрлері бағытпен және жарықшақтардың санымен аңықталады. Жарықшақтардың бағытына байланысты қабатты сумен жарудың көлденең және тік әдістері болады. Ал санына қарай олар – көп (селективті) немесе интервалды болады.

Одан басқа қабатты сумен жарудың келесі түрлері бар: магниймен қабатты сумен жару, құмағысты перфорациямен бірге қабатты сумен жару, қышқылды көпсатылы жарықшаққа құмды енгізбей қабатты сумен жару.

Қабатты сумен жаруға арналған жабдықтар.

Қабатты сумен жарған кезде келесі жабдықтар қолданады: сорапты агрегаттар, құмараластырғыш машиналар, жарғыш сұйықтарын тасымалдауға арналған автоцистераналар, ұңғы сағасының арматурасы, пакерлер, якорьлар және басқа көмекші жабдықтар. Негізгі жабдық – сорапты агрегаттар. Олар жүккөтерігштігі 10-12 т болатын үш өсті ауыр жүк машиналарының шассисында монтаждалады.

Сұйықтың құммен ерітіндісін жасау үшін құмараластырғыш аппараттар қолданады, олар ауыр жүк машинасының шассисында орнатылады.

Нег.: 1. (154-174), 3. (222-242)

Бақылау сұрақтары:

1. ҚСУ қандай ұңғыларда қолдану керек?

2. Қабаттың сумен жарылуы кезінде жыныстың жарылауынн қалай аңықтайды?

3. Жыныста тік жарықшақтар пайда болуы үшін не керек?

4. Жыныста көлденең жарықшақтар пайда болуы үшін не керек?

Ұңғының түп алдындағы аймағын жылулық өңдеу.

Жылулық әсер ету – мұнайбергіштікі жоғарлату және өндіруді интенсификациялау үшін ең эффективті әдістердің бірі. Ұңғыны түп алдындағы аймағын жылулық өңдеу ауыр тұтқыр мұнайларды өндірген кезде немесе құрамында көп парафин және асфальтті-шәйірлі компоненттері бар мұнайларды өндірген кезде қолдану дұрыс. Жылулық әсер еткенде ұңғының өндірілуінің жоғарылауы келесі процесстермен аңықталады: қуыстық каналдардың қабырғаларында тұнбаланған парафиндер және асфальтті-шәйірді заттардың еруі, мұнайдың реологиялық қасиеттерінің өзгеру, термиялық кернеулердің пайда болуы және тау жыныстарының микробұзылулары.

Температура жоғарылаған кезде тұнбаланған парафинді және асфальтті-шәйірді заттар мұнайда ериді, нәтижесінде қуыстық каналдардың радиустары үлкейеді, яғни жыныстың өткізгіштілігі жоғарылайды. Одан басқа өткізгіштік қызыдырылу кезінде микрожарықшақтардың пайда болуы нәтижесінде жоғарылауы мүмкін. Бұл жыныстар материалының әр түрлі серпімділік модуліне және термиялық ұлғаю коэффициенттеріне ие болғандықтан болады. Қыздыру нәтижесінде әр түрлі микроэлементтер әр түрлі ұлғаяды, температураның азғана көтерулуі кезінде жыныстың ағу шегін аса алатын термоқұрылымдар пайда болады.

Температураның әсері нәтижесінде мұнайдың реологиялық қасиеттерін өзгерту арқылы өндірудің интенсификациясына әсер ету одан әрі күрделі процесс болып табылады. Қыздыру кезінде тұтқырлықтің және қозғалудың шекті кернеуінің тез арада төмендеуі байқалады, нәтижесінде ұңғы дебиті жоғарылайды. Бірақ сонымен бірге мұнайдың серпімдлік қасиеттері нашарлайды. Серпімді қасиеттер ағынның профилін түзетеді. Сондықтан қыздыру кезінде мұнайдың тұтқырсерпімді қасиеттерінің нашарлауы ұңғының жалпы дебитінің жоғарылауына қарамастан ағын профилінің біртектілігін нашарлатады. Бұл өткізгіштігі төмен кіші қабаттардан өндірілетін мұнайдың көлемін азайтады және бұл ұңғының су тез сулануына әкелу мүмкін.

Ұңғының түп алдындағы аймағын буда айдау, термохимиялық әсер ету немесе ұңғылық электроқыздырғыш арқылы қыздырады.

Ұңғылық электроқыздырғышты ұңғыға кабель-арқанда түсіреді. Оны көтеріп түсіру үшін СУЭПС-1200 (самоходная установка электропрогрева скважин глубиной до 1200 м) қондырғысын қолданады. Түп алдындағы аймақтың электржылу өңдеуін периодты түрле жүргізеді. Әсер ету уақыты әр түрлі жағдайларға тәуелді бірнеше күнге созылады, ал ұңғының екі әсер ету арасындағы жұмыс істеу бірнеше ай құрайды.

Түп алдындағы аймақты бужылу өңдеуі кезінде қабатты оның ішіне қыздырылған су буын айдау арқылы қыздырады. Белгілі бір уақыттан кейін ұңғы сағасын кейбір уақытта жауып тастайды. Осыдан кейін ұңғы қайта пайдалануға беріледі.

Бужылу өңдеуі кезінде ұңғыға термотұрақты пакері бар сорапты-компрессорлы құбырлар түсіріледі, олар фильтрдің жоғарғы тесіктерінің үстінде орнатылады. Пакер бу өтетін фильтрлік аймақты эксплуатационды тізбектен айырады, бұл оны ұңғыға айдалатын будың жоғары қысымынан сақтайды.

Түп алдындағы аймақты қыздыруға қажетті буды бугенераторлы қондырғылардан алады. Бұл әдіс ұңғы тереңдігі жоғарылаған сайын тиімсіз болады. Себебі белгілі тереңдікте түпке конденсатталған бу жүреді, бұл әсер етудің эффективтілігін төмендетеді.

Парафинді мұнайларды өндіретін ұңғыларда сорапты-компрессорлы құбырлардың парафинделуі болады, бұл ішкі диаметрдің азаюына әкеледі. Нәтижесінде гидравликалық шығындар өсіп, ұңғы дебиті азаяды. СКҚ ішіндегі парафинді жою үшін ұңғыларда бу қолданылады, бұл бу автомобиль шассилерінде қондырылатын бу қондырғылары арқылы алынады.

Нег.: 1.(175-185), 3. (258-261)

Бақылау сұрақтары:

1.ҰТА қаңдай әдістермен қыздырады?

2.Будың циклді айдалуы қай кезде эффективті?

Дәріс 7. Скважинаның тығыздауыштары – пакерлер.

Пакерлер оқпан бойындағы аумақтарды тік айыру (разобщение частей ствола) және тізбектің бұзылған аймақтары герметизациялау. Олар тексерусіз және жөндеу жұмыстарысыз ұңғыма ішінде бірнеше сағат (мысалы, сұйықпен жару кезінде), бірнеше ай (мысалы, жылуұстағыштарды енгізген кезде), немесе бірнеше жыл (мысалы, әртүрлі өндіру технологиялары үшін) жұмыс істеуге арналған. Ұңғыманы тығыздауыштар – пакерлер – пайдалану кезінде шегенделген бөлігінде, ал бұрғылау жұмыстар кезінде шегенделмеген бөлігінде орналастырылады.

Пакерлердің қабылданатын қысымдары 7МПа ден 70МПА-ға дейін аралықта болады. Температурасы 40-100⁰С аралығында орталарда, ал қабатқа жылулық әсер ету кезінде 300...400⁰С –ға дейін жетеді. Қалыпты жағдайда пакердің жұмыс істейтін ортасы коррозияға және мұнай мен газдың бар болуы себебінен, пакердің элементтерін мұқият таңдау қажет. Сонымен қатар пакердің жұмысын қиындататыны – тұз, гидрат, смолалардың шөгуі және өнімдердегі механикалық қоспалардың бар болуы.

Пакердің және оның элементтерінің функционалды қызметі: ұңғыма оқпаның бөлу және герметизациялауы; қысымның өзгеруі себебінен пайда болатын осьтік жүктемелерді қабылдау. Бұл функцияларды орындау үшін пакердің конструкциясы оның элементтерін ұңғымаға түсіру, орнату және демонтаждау кезінде басқару жұмыстарын жүргізуге мүмкіндік беруі қажет; кейбір технологиялық опрерацияларды (мысалы, айрығыш пакерде сұйықтың өту мүмкіндігін жоғалту) орындау. Осыны бәрін ескеріп оның структуралық сүлбесін келесі элементтерден құрастырады: тығыздаушы элементтер, пакер тірегі, пакерді басқару жүйесі, технологиялық қоңдырғылар.

Сурет 7.1. Әр түрлі конструкциялы пакерлердің сүлбесі.

а – осьтік жүктемелер әсер еткенде тығыздаушы элементті ашылатын және шегендеуші тізбекке шлипсті тірегі бар пакер; б - өзінен тығыздалатын пакер; 1- втулкадағы етсік; 2 – штифт; 3 – төлке; 4- пружина; 5 – пакер тогы; 6,7 – тығыздаушы элементтер; 8 – конус; 9 – шлипсті ұстағыш.

Қолдану шартына байланысты элементтердің конструкциялық орындалуы өзгеруі мүмкін. Пакердің негізгі элементтерін қарастырайық. Әр түрлі элементтері 7.2 суретінде көрсетілген:

Тығыздаушы элементтер. Бұл элементтерінің әр түрлі орындалуы (суретте 7..2. а және б; сурет 7.1. а) көрсетілген. Пакердің конструкциясында бір немесе бірнеше тығыздаушы элементтері болуы мүмкін. Конструкциялық орындалуына байланысты пакерлер келесідей түрлерге бөлінеді:

Сурет 7.2. Тығыздаушы элементтердің үлгісі

1. Осьтік жүктеменің әсер етуінен деформацияланатын элементтер. (сурет 7.1, а). Бұндай тығыздауыштар үшін материал ретінде резина (сурет 7.2, а) графикпен қаныққан асбест мата (сурет 7.2, б) және жоғары температуралары үшін – қорғасын қолданады. Осьтік жүктемелер ретінде құбыр тізбегінің салмағы немесе поршень арқылы пайда болатын қысым айырмасы.

2. Өзінің ішінде артық қысым пайда болған кезеде ашылатын элементтер (сурет 7.2, в). Бұндай тығыздаушы элементтер үшін материал ретінде резина қолданады.

3. Өздігінен тығыздалатын элементтер (сурет 7.2, г). Бұндай тығыздауыштар үшін қолданатын негізгі маетриал резина.

Тығыздаушы элементтерінің алғашқы екі түрі СКҚ-ң жеткілікті салмағы кезінде шегендеуші құбырларға қатты жабысады. Бұл жағдайда құбырлар тізбегінің төменгі жағындағы бөлігі көлденен бүгіледі.

Соңғы екі түрінің артықшылығы ретінде олардың ашылуы үшін СКҚ тізбегінің салмағы шегедеуші құбырлар тізбегіне әсер етуі қажетсіз. Бұндай тығыздаушы элементтерінің жұмыс істеуі үшін СКҚ-ң ішінде артық қысым жасау керек, немесе шегендеуші құбыр ішінде. Құбыр бойымен сұйықты жібергенде тығыздаушы элементте қысым өзгерісі есебінен пакер ашылады. Кейбір пакерлерде тығыздаушы элементтер сол күйі қалып қалады. Бұндай пакердің конструкциясы басқалармен салыстырғанда қиындау болып келеді.

Өздігінен тығыздалатын элемент – манжета (сурет 7.2 г). Ол шегендеуші құбырлар бойымен оларға жабысып төмен түсіріледі. Сол себептен резина бұндай төзімді болуы қажет және манжетаны бірнеше рет қолдануға болмайды. Барлық басқа тығыздаушы элементтерді шегендеуші құбыр мен элементтің тірегі арасында саңылау бар. Пакердің тығыздауыштары мен шегендеуші құбырлардың арасындағы саңылаудың диаметралды мөлшері 10...20мм. Қысымның өзгеруі салдарынан тығыздаушы элемент шегендеуші құбырға қарай жабысады. Бірақ пакерді көтеру кезінде осы себептен ол тығырыққа тығылады.Сол себептен арасындағы саңылауды кішкентай етіп жасайды, ал бірінші тығыздауыштың астында қалыпты жағдайдайда екінші элемент (в) орналасқан. Ол саңылауды жауып, сұйықпен толтырылып тұрады. (сурет 7.1)

Ол бірінші тығыздаушы материалының саңылауға келуінен сақтайды. Кей жағдайда бірінші тығыздауыштың тірегі қисық орналасқан шайбалар қатарынан жасалады. Оған тығыздаушы элемент әсер еткенде, шайбалар тігінен тұруға тырысыады да саңылауды жауып тастайды.

Өздігінен тығыздалатын элемент ұңғымаға созумен түсіреді. Ол да резинадан жасалған және қабыршық төзімділіг арттырылған.

Пакерлердегі тығыздаушы элементтері келесі жағдай үшін қолданады:

1. Мұнай және газды өндіру кезінде, егер:

а)Ұңғымада екі немесе одан да көп бір бірінен айрылған каналдарды жасау қажеттілігі (мысалы, бір уақытта бірнеше қабатты өңдірген кезде СКҚ іші мен оның сыртындағы сақиналы аймақ, пластқа технологиялық сұйықтарды айдаған кезде)

б)Ұңғыманы құбырсыз өндіру кезніде (төменгі жағында тығын орнатылған шегендеуші құбыр арқылы өнімді көтеру)

в)Мұнай немесе газ өздігінен шыққан кезде жоғары лақтырудан сақтау үшін қолданады (айырғыш клапаны бар пакер)

2. Ұңғыларды зерттеу және тәжірибе жүргізу кезінде:

а)Бір ұңғымамен ашылған бірнеше қабатты айырып зерттеу

б)Шегендеуші құбырдың немесе цементті сақинамен герметизацияланған қабаттарды саңылаусыздыққа тексеру.

3. Пластқа немесе ұңғыма маңы аймағына әсер еткенде:

а)Қабатты сұйықпен жару

б)Қабаттың қысымы ұстап тұру жұмыстары

в)Ұңғымаға жылу ұстағыштарды тасымалдау

Тығыздаушы элементтер үшін синтетикалық резина қолданады. Оның маркалары тығыздаушы элементтің аз деформацияланатын түрі үшін келесідейҒ 4326, 4327, 3825; ал үлкен деформацияланатыны үшін 4004, 3826-С.

Кесте 7.1 - Қабырға ретінде мақтамата, полимерлі немесе металды жіптер қолданады.

Резина маркасы	Қаттылық шегі, МПа	Жарылыс кезіндегі ұзартылу, %	Қаттылықтың өлшемі ҚӨ-2	Пайдалану кезіндегі шектік температура, 0С	24 сағат ішінде бензола және бензин қоспасындағы салмақтың өзгеруі, %
4326 4497 3825 4004 3826-С	8 8 10 10 8	170 170 120 200 300	65…80 65…80 80…95 70…85 60…75	-55…+100 -55…+100 -30…+100 -40…+100 -100…+100	+35 +20 +15 +20 +15

Резинақабыршықтық бөлшектерде резина қабыршықты саңылауларды толтырып, оны жауып берік қоспаны құрайды. Резина мен қабыршық әр түрлі қатаңдыққа ие. Резина үшін серпімділік модулі 1...5МПа аралығында болса, қабыршық үшін – (1...2)*10³ МПа, ал металды қабыршық – 1*10⁵МПа. Сондықтан қабыршық жіптері ұзарған сайын деформация қиындай түседі.

Қабыршық құрастыру үшін жиі қолданатын техникалық мата – бельтинг. Оның қалыңдығы 1.9...2мм, салмағы 1м² үшін 8.2-9.5н, толтыру дәрежесі 92.6-96.6%, матаның әрбір тірегінің ауданы 0.185м². Жыртылу беріктігі 360-800МПа.

Қабыршық жібінің рұқсат етілген жыртылу беріктігі деп 0.3-0.6кН алынған.

Сонымен, негізгі элементтерінің қатарына пакердің тірегі кіреді. Тірек СКҚ-дың салмағын қабылдау үшін және осьтік жүктемелерді қабылдау үшін қолданады. Бұл күштер ондаған жүздеген килоньютон әр түрлі бағыттағы күштерді қабылдайды.

Пакердің тірегі келесі элементтерге тіреледі:

• Жасырын шеген тізбегі (хвоситик) арқылы ұңғыма түбіне

• Шегндеуші тізбек диаметірінің аусы аумағына

• Шегендеуші тізбек шлипсті ұстағышына

• Шегендеуші тізбектін муфталы біріктіру аумағының (тореціне) мұх шоқы;

СКҚ немесе бұрғылау құбырларынан құралатын (хвостовиктерді) жасырын шеген тізбегі тығыз түп кезінде қолдануға және пакер мен түптің арасындағы ара қашықтық шектеулі болғанда қолданады. (20...30, өте сирек кездеседі 100м деін).

Жоғарыда пакердің шегендеуші құбырда берілген тереңдікте біріктірудің механикалық түрі қарастырылған, оның кемшіліктері бар – СКҚ-рды бұру қажеттілігі. Бұл себептен шлипстерді фиксацилау және босатудың басқа жолдары қарастырылды – гидромехникалық әдіс. Сонымен қатар басқа да конструкциялар қолданады.

Пакерді конструкциялау және оны есептеуін қарастырайық. Пакерді конструкциялау үшін пакердің негізгі конструкцияларының көрсеткіштері таңдалып алынады, пайдалану жағдайлары және технологиялық процестерге байланысты таңдалып алынады.

Негізгі көрсеткіштер қатысатындар: ішіне пакер түсірілетін шегендеуші тізбектің ішкі диаметрлерінің диапазондары, қоршаған ортанын аргессивтілігі, пакерді көтергенше істеу мерзімі, қысым өзгерісі, технологиялық процесс.

Беріктік тығындау болу үшін пакер ашылғанға дейін оның шегендеуші тізбекпен саңылауы 15-20мм болуы қажет. Жұмыс қысымының өзгерісі қалыпты жағдайда 10...100МПа аралығында болуы мүмкін. Технологиялық процестер салдарынан пакерде айырғыш-клапандардың бар болуын қамтамасыз етеді, бірнеше каналдар, кері клапан және тағы басқа элементтердің болуын қамтамасыздандырады.

Қосымша көрсеткіштерге қоршаған ортаның температурасы, агрессивтілігі, пакерді көтергенше жұмыс істеу уақыты және тағы басқа сол сияқты көрсеткіштер жатады.

Пакерді есептеу кезінде герметизациялауға қажетті контактты қысым, осьтік күш, тығыздаушы элемнттің максималды биіктігі, пакердің штогының жүру биіктігі, тығыздаушы элемнттің қабыршық көрсеткіштері. А және Б типті тығыздаушы (сурет 7.2.)элементпен шегендеуші құбырлар арасындағы контактты қысым болады, ол шыныған тең.

Р_к=Р_кс+Р_кп, (7.1)

мұндағы Р_кс және Р_кп – алдын ала сығылу тығыздауы және қысымның өзгеруі есебінен пайда болған контактты қысымдар сәйкесінше.

Пакерде қолданатын резина келесідей Пуассон коэффициентіне ие = 0.475.

Контакты қысымды анықтау үшін Рк және ең аз осьтік күшті Q (осьтік күш арқылы ұңғы оқпаның герметизациялайды), келесідей теңсіздіктер қолданады: (7.1)

Р_к= [ ] (7.2)

Q , (7.3)

мұндағы, F – деформациялы күйдегі тығыздаушы элементтің көлденең қимасының ауданы; G = 5.1...1МПа – резинаның ығысу модулі; Rп, Rc – резинаның сыртқы диаметрі деформацияға дейін және кейін(кейінгісі шегендеуші құбырдың ішкі диаметріне тең); r –радиустың ішкі радиусы; - пакердегі қысымның өзгеруі.

Пакердің тығыздаушы элементінің биіктігі жай күйінде анықталады оның бетінің ауданың деформациға дейін және одан кейінгі жағдайда сақталып қалынатын шартынан орындалады.

n_min= , (7.4)

мұнда, һ – элементінің қысылған биіктігі.

Демек, бұл шарт бойншы резина пакер мен шегендеуші құбыр арасындағы кеңістіккен еніп кетуден сақатайды. Тығыздаушы элементтің бұл есептері арқылы тығыздаушы элементтің ең минималды биіктігін анықтаймыз. Пакерде тығыздаушы элементтерінң бірнешеуін орналастыруы жөн. Ал тығыздаушыл элементтің биіктігі пакердің өзін өзі ашу үшін осьтік күштері ескерілеті н формуламен ескеріледі.

h_max =(( (7.5)

мұндағы, f- үйкеліс коэффициенті

Штоктың оптималды ұзындығын келесі формула бойынша анықтайды:

S=n , (7.6)

мұндағы, Һ – бос, жүктелмеген тығыздаушы элементтің биіктігі.

К_оп=R_c/R_n (7.7)

146 және 168 мм шегендеуші құбырларда пакерлер үшін к=1.13, ал 178 және 299мм диаметрлері үшін – к = 1.09...1.07.

Қабыршық қабырғасының қалыңдығы қабыршық маталарының санымен анықталады:

m= , (7.8)

мұндағы, Р – пакердегі қысым өзгеруі, Rk – пакерді ұңғыманғы қабырғасына қысылуы кезіндегі қабыршықтың орташа радиусы, N – жіпті бұзу үшін шекті жүктеме, t – жіптердің адамы, - пакерді шегендеуші құбырға қосқан кездегі қабыршық жіптерінің көтерілуі.

Қабыршық жіптерінің көтірілуінің бұрышын келесідей анықтайды. Қабықтың ішіне қысым жібергенде және онда үлкею кезінде радиалды бағытта шектеуі жоқ, егер көтеру бұрышы 35⁰ кіші болса, онда бұл қысым қабыршық жіптері арқылы қабылданады да, олардың өлшемі өзгермейді. Ал егер үлкен болса қабық диаметрі бойынша үлкейеді де, жіптердің көтерілуі есебінен кішірейеді. Бастапқы бұрышты жіптердің ұзыныдығының теңсіздігінен анықтайды.

-2πR_kc /cos β=2πR_c/cos 35, (7.9)

мұндағы, R_kc – жай күйдегі пакердің қабыршықтарының орташа радиусы, β_б –бастапқы қабыршық жіптерінің көтеруінің алғашқы бұрышы.

Соңғы теңсіздіктен:

cos β_б (7.10)

Тығыздаушы элементтің бос соңғы бөлігі осьтік қозғалуы:

S=(l/l₀)/L (7.11)

мұндағы, l, lо – шегендеуші тізбекке сыртының бірігуі кезінде және бос күйіндегі қыбыршық жіптерінің қабаты, L – бос күйінде қыбыршық орамасының жұмыс биіктігі.

l=2πR_ctgβ; l₀=2πR_ксtgβ_б (7.12)

Пакерді есептеу үшін плашкалы ұстағыштың шегендеуші тізбек беріктігіне қалай әсер ететініне қарау керек.

Саңылаулы кеңістікті толығыме жабатын плашкалары бар конструкциялы пакерде шегендеуші тізбекке жүктемелер диаметр бойымен бірдей таралады. Бұл жағдайда плашкаларға жүктелетін шекті осьтік жүктеме мәні:

Q_{шекті ;} (7.13)

Шегендеуші иізбек бөліміндегі құбырлар бойынша плашек түйісуі шегерленген, олардың арасында майысу юолады.

Сонда

Q_шекті 2 tg ; (7.14)

(7.13) және (7.14) -шегендеу тізбек құбыр материалының ағу шегі; n-(радиус бойынша) плашек соны; α-плашка конусының қыры; D, d, n –шегендеу тізбек құбырындағы қабырға қалыңдығы және ішкі сыртқы диаметрлері; l_пл –плашек биіктігі; L_пл-плашка хордасының ұзыңдығы; f_пл-плашканың жоғарғы бөлімі.

Негізгі әдебиет 1 [§4 бет 21-25] [§4 бет 35-44]

Бақылау сұрақтары:

1. Пакер не үшін қажет?

2. Пакердің тығындау элементтерінің классификациясы қалай бөлінеді?

3. пакер элементінің тығындау қабыршығында сопасын көтеру үшін нені қолданады?

4. Пакердің конструкциясына қандай көрсеткіштер әсер етеді?

5. Покердің конструкциялағанда қосымша қандай көрсеткіштер көрсетіледі?

6. Қабыршық жібінің үзілуі немесе жыртылуы қандай қаттылыққа төзімді?

7. Пакерді жасағанда, тағындау қандай материалдардан жасалады?

8. Пакер сүйеушінің (опора) атқару жұмысы?

9. пакерді есептегенде нені анықтаймыз?

Модуль №2 Ұңғыманы пайдалануға арналған машиналар және құралжабдықтар

Лекция 8. Фонтанды тәсілмен ұңғыманы пайдаланғандағы құрал-жабдықтар.

Фонтанды ұңғыманы пайдалану-мұнайды өндірудегі тәсілдердің негізгісі әсіресе жаңа аймақта.

Фонтандау Н-ұңғыма тереңдегі, м; Р-ұңғыма оқпанындағы орташа сұйық пен газдың қоспасының тығыздығы, кг/м³; q-еркін құлау үдеуі, м/с².

Фонтанды ұңғыма құрал-жабдығы негізінен СКҚ тізбегінен және арматура сағасынан тұрады.

СКҚ тізбегі кейкезде қабылдау воронкасынан, кей кезде айыратын клапаннан немесе айырғыш клапанды отырғызатын қоңдырғы ершігінен тұрады. Ал кейбір кездерде ұңғымаға покер орнатылады.

Жай фонтандау СКҚ тізбегінен басқа негізгі түйін болып арматура сағасы есептелінеді.

Бұрғылаудан кейін ұңғыма жабдығы тізбек басынан және фонтанды арматурамен жабдықталады.

Арматура құбыр басы және фонтанды шыршадан тұрады (сурет 8.1).

Сурет 8.1. Флонецті фонтанды арматура үлгісі

Әдетте құбыр басы тізбек басына құрастырылады. Фонтанды шырша құбыр басына құрасырылады және ұңғымадан шығын жатқан сұйық пен газды монифольдқа жіберуге, сонымен қатар фонтанды ұңғыма жұмысын тексеру мен реттеуге арналған.

Арматураның негізгі бөлшегі мен торабы төртжақ (крестовина) 1, екі жақты шығару бөлшегі бар, үшжақ (тройник) 2, бір жақты шығару бөлшегі бар, аударма немесе катушка 3, тиекті құрылғы 4, буфер немесе монометр астындағы фланец 5, кран 6, монометр 7, дроссель 8, қарсыласу фланец 9 дан тұрады.

Крестовина мен тройник өндірілген өнімді, қоспаны монифольдқа жібереді. Осы бөлшектерде СКҚ тізбегін іліп қоюға болады. Осыған байланысты бөлшектердің резьбалары болуы тиіс. Тізбек осы резьба арқылы ілінеді немесе СКҚ-ды ілуге арналған немесе арматура бөлшектерінің өлшемдерін бірінен-біріне ауыстырығанда қолданады.

Тығынды құлығының оқпанды немесе әкету қимасы. Көрсеткіштері реттеу, ағынды бөлігінде тығынды құрылғының жабық кезінде жүргізілмейді.

Ағынды көрсеткіштері, реттеу, ұңғыма жұмысы кезінде арнайы тораптар және дроссельдер (штуцер) қолданады. Дроссель тұлғасына (корпус) тұрақты немесе диаметрі кішілеу ауыспалы втулка орнатылады. Втулканың кішкентай тесігінен бүкіл ұңғымада өндіріліп жатқан өнім өтеді.

Арматураның бөлшектері мен түйіндері реьба арқылы, тығындау фланец немесе хамут арқылы жалғанады. Осыған байланысты арматура резьбалы, флонецті және хамутты болып бөлінеді.

Елканың (шаршының) оқпанды бөлігі сұйықты өткізуді бір жағында тік (тройник) арқылы немесе екі жақты (крестовина) арқылы болуы мүмкін.

Арматураның негізгі көрсеткіші болып – фонтанды елка бөлігіндегі оқпанда өтетін қима диаметрі немесе арматураға есептелінген жұмыс қысымы болып есептелінеді.

Техникалық документ бойынша жұмыс қысымы мынаған тең Р_жұм=14,21,35,70,105 МПа. Сондай ақ өту құймасының диаметрі төменде көрсетілген.

Кесте 8.1

Шартты диаметр Дш, мм	Фактілігі диаметр Дор, мм
50 65 80 100 150	52 65 80 104 152

Жұмыс қысымына 7 ден 35 МПа тең 2 Р_жұм қысымы сынау арқылы қабылданған, ол 70 тең 105 МПа 1,5 Р_жұм жұмыс қысымы қабылданған.

Кесте 8.2

Д, мм	Ржұм
50 65 80 100 150	35...105 7...70 21...35 21...35 21...35

Тройникті және крестовиналы – арматура үлгісі МЕСТ бойынша белгіленген.

Бұл МЕСТ бойынша оқпанды тиек үлгісі қарастырылған. Бұл әр қашанда фонтандау ұңғымасындағы үлкен қысымда жасалады.

Ұш жақты арматурада екі жанынан өткізетін жеріне қарағанда, негізгі жұмысшы өткізгіш болып, жоғарға бөлімі есептелінеді. Шығар жердегі бөлшектері істен шықса, онда оқпанды тиек құрылғысы жабылады, ал сұйық немесе газ төменгі жіберу бөлігімен ағады.

Бұл бізге жоғарғы әкету бөлімі бойынша арматура ұзарады бұл оның қызмет көрсетуін қиындатады.

Тройникті арматураны қолдану төмен және орташа қысымда қолдануды ұсынады.

Ал орташа және жоғары қысымда МЕСТ бойынша төртжақты арматураны қолдану ұсынылады.

Төртжақты арматура ұшжақтыға қарағанда төмен, бұл оның қызмет көрсетуін жеңілдетеді.

Төртжақты арматураның кемшілігі болып, шығар жердегі бөлімі жұмыстан шықса, онда оқпанды тиек құрылғысын табамыз, осының артынша ұңғыманы жабамыз.

Ұңғыманы зерттеу кезінде фонтанды елка басына лубрикатор (қысым теңгергіш құрылғы) орнатылады, ол бізге аспапті түсіруге қажет. Осыған байланысты төртжақты және үшжақты арматурада жоғарғы оқпан тиегі қарастырылған.

Фонтандаушы ұңғымада қысым 100 МПа-ға дейін жетуі мүмкін және ол өзгеріп тұрады. Ұңғымадан шығып жатқан сұйықтық, қоспаның және газдын жылдамдығы бір секундта ондаған метрге жетуі мүмкін,сұйық және газ агрессивті арматурада коррозияның пайда болуына әкліп соғады.

Ауыр жұмысты атқаратын арматура оның төртжағы, үшжағы, ауыстырушы фланец және тиек құрылғысының тұлға бөлшегі столдан ғана жасалады. Фланец арматурасының арасындағы тығыздаулар стальді дөңгелекшелермен жабдықталады.

Арматураның құйылған және пісірілген бөлшектері көп тараған. Фонтанды арматура элементтері 45, 40ХЛ, 40 ХНЛ маркалы стальдін және легирленген стальдан жасалады. Тығыздау дөңгелектері 08 КП маркалы стальдан сталь 20, сталь 30, сталь 40, және легирленген стальдан жасалады, (коррозиялы ортада қолдану үшін).

Ұңғыма өнімі втулка дроссель арасынан жоғары жылдамдықпен өтеді, ол 80...120 м/с жетеді. Шығып жатқан байланысты втулкалар шыныққан стальдан, қатты қортпалардан, металлокерамикадан жасалады.

Арматураны әрдайым жаңартып отыру, бізге оның металлын үнемдеуге және беріктігін өсуіне қол жеткіздік. Қазіргі кезде конструкторлар фонтанды арматураның жеңілдетуге, бірнеше конструкцияларын қосуын қамтамасыз етуге жұмыстар жасауда (мысалы: төртжақ пен үшжақтын біріктіру).

Арматураның бөлшектерін пісіріп жалғау, бізге құйылып жасалған бөлшектерден, артықшылығы көп, мәселе металлды үнемдеуге, жұмыстың жеңілдеуі және де жоғары беріктігін көрсетеді.

Арматурада келесі тиекті құрылғылар қолданады:

• сыналы ысырма (задвижка клиновые)

• тура ысырма (задвижка премоточные)

• көтергіш (краны)

• мөлшер реттеуіш (вентиль)

Бірінші көрсетілген үш бөлімдегі тиекті құрылғы оқпанды және арматураның әкету бөліміндегі ең негізгісі болып саналады. Ал вентиль монометрдің алдына орнатылады.

Тиекті құрылғы – фонтанды арматурадағы, ысырма және кранды қолдану, мұнай, газды өндірудегі барлық технологиялық процесстерде жиі қолданады, ал бұрғылау ұңғымаларында аздап өзгертілген күйде қолданады. Олар көбінесе жабдықтарды лақтыруда болдыртпауда бұрғылау сорабының монифольдінде, қабаттығы гидрожорылыстырға арналған жабдықтарында қышқылмен өндеуде, агрегаттармен жуу кезінде, мұнай газ кәсіпшілігінің коммуникациясында жинауға орналған жасақтауда, бөлуде. Қабат сұйығын транспорттағанда және де мұнай, агз, суды, қабатқа айдағанда қолданамыз. Бұл жұмыстардың көпшілігі тиекті құрылғаны жабдықтарда мұнай мен газды сонымен қатар транспорттағанда бірнеше рет өңдеуде қолданылады.

Тиекті құралғыны пайдалану шарты бойынша, жасалу конструкциясына қойылатын шарттар; керекті қысымды ұстауында, сұйық немесе газды өткізгенде аз мөлшердегі ағып кетулерден сақтау металл үнімділігінде, басқарудың жеңіл болуында, сонымен қатар агрессивті ортада жұмыс жасай алатындағындағы және де жоғары төмен иемпературада жұмыс жасай алуға тиіс.

Дросселдік және тиекті құрылғы

Тиекті құрылғы

Дросселдік құрылғы

Ысырма

Кран

Бұранда

Штуцер

Сыналы

Инелі

Тарелкалы

Жазық-шиберлі

Цилиндрлі тығын

Коникалық тығын

Шарлы тығын

Өзі тығындалатын шиберлі затвор

Металл-металллдың тығыздалу

Майлаусыз

Еріксіз тығыздалу шиберлі затвор

Металл-полимердің тығыздалуы

Майлаулы

Сурет 8.2. Реттеуші және тиекті құрылғының классификациясы

Сурет 8.3. Сыналы ысырма үлгісі

1-шибер; 2-ершік; 3-корпус

Сыналы ысырманың негызгі артықшылығы болып, оның қарапайымдылығы есептеледі. Бірақ клапанның (сурет 8.3) өтер жеріндегі ашық ысырмада шет жағында қуыс пайда болады, ол қуыс құйын пайда болуы мүмкін, осыған байланысты орының жоғалуы мен ол жерлерде тұздың жиналуы, сонымен қатар парафин мен құмның жиналуы мүмкін. Осыған байланысты корпустың жоғарғы тығындау бөлімі және сыналы (клина) бөлімі сұйық жууы мүмкін, осыған байланысты коррозияға ұшырауы мүмкін.

Бұл кемшіліктер тікдәлді (премоточный) ысырмада болмайды (сурет 8.4).

Сурет 8.4 Тікдәлді (премоточной) ысырма үлгісі

Сыналы тығыздауышта, шиберлі екі жақты плашкамерымен немесе біршеберлі болып ауыстырылған. Өтпелі коналдағы шибер ашық және жабық күйінде, жоғарғы корпус бөлшегіндегі тығындауышқа жабысқан. Ол екі қысылған жартылай пружинадан тұрады.

Пружинаның күш салуы 9 КН-ға дейін жетеді. Тікдәлді ысырманың ашық немесе жабық кезінде, корпус бөлшегінің жоғарғы тығыздау бөлімі бойынша шибер сырғанайды.

Тікдәлді ысырмада қалың тығыздалған майлау қолданады. Тұтқыр майлау қабат суы және мұнайда шайылып кетпейді. Майдың қоры резервуарларда Б сақталады. Кейбір ысырма поршендерде (ЛЗ-162) майланады. Ысырманың ішкі қуыстарының барлығы арнайы маймен толтырылады.

Сонымен қатар тікдәлді ысырманың тағындалуы А қуысында эластикалық элементтерде АФГ-80ВС қолданады. Ысырма ішіндегі қысым өзінен өтетін ортаның қысымына тең, ал шпиндельге Г әсер ететін күшті ететін күшті түсіру шток қолданады (сурет 8.5).

Сурет 8.5. Тікдәлді ысырм, күшті түсіру штогымен:

1- шибер; 2-резьбалы шпиндель; 3-өсті тіреуш; 4-маховик; 5-шпинделді тығыздау; 6-күш түсіргіш шток; 7-штокты тығыздау.

Тікдәлді (премоточный) ысырмада шпиндпл өсті тірегі шарикті болып келеді, ол шпиндплдегі айналу моментін қысқыртады. Шибер корпусындағы тесігіне қосқанда, шпиндель мен маховикті айландыра отырып, шиберді жоғарыға көтере отырып және шпиндельдің резбалық бөлігіне шиберлі гайканы бұрап қатайтады. Осыған байланысты сыналы ысырманы ашуға және жабуға болады. Осыған байланысты екі типті ысырмадада жалпы кемшілігі бар – ысырманы ашып және жабу үшін, күш салып маховикті бірнеше рет бұрау қажет.

Кран артықшылығыман ысырмадан ерекшеленеді (сурет 8.6). Оның ашылып, жабылуы үшін, тек қана рукоятканы 90⁰-қа бұрасақ болғаны.

Оның жоғарыдағы тығыздау бөлімі тікдәлді ысырма сияқты, сұйықпен жуылмайды, сонымен қатар оның каналында өлі аймақ болмайды.

Сурет 8.6. Коникалық (конический) тығынды (пробка) кран

Кран корпустан 1, тығыннан 2, шпиндельден 7, кілттен 8, реттеу бұрандасынан 4, тығыздау монжеттасынан 5, канал және қайтару клапаннын 10 пружинадан 12 кранды майлау маймен толтырудан тұрады. Бұдан басқа шпиндел резбасын майлауға арналған, май беру клапаннан және каналдан тұрады. Шпиндел жұдырықшасымен тығынға кіреді 6, осыған байланысты шпиндельдің бұрулуы кезінде тығында (пробка) қоса бұралады. Шпиндел корпусқа резьба арқылы отырылады. Ол өсті күшті қабылдайды және тығындау элементі болып табылады, оны жоғары герметизациялау үшін, клапанға каналдар арқылы арнайы майлау майларымен майланады.

Кранның барлық бөлімдері ЛЗ-162 майымен майланады. Майлау майының -40тан+120⁰С-ға дейінгі температураға төзімді болуын ұсынады.

Кранның корпуста орналасуы заыодта реттелді, реттеуіш бұрында 4, қақпақта бекітілген 3. Корпус пен тығын арасында бірнеше жүз мм оралық болуға тиіс. Шпинделде қыспалы болт 9 орналасқан. Жылжу арқылымай шпиндел қуысындағы кран арқылы клапанға 10 беріледі. Осы болт арқылы 9 тығынның тұтылуын болдыртпауға болады.

Тығынның тұтылуын болт арқылы кетіру үшін, болт 9 кері бұрайды, шпинделдің бүкіл қуысын маймен майлап толтырады да болтты 9 бұрайды, содан соң кері клапанды қысады 10, бөлшек 11.

Ең маңызды кранның кемшілігі болып оның қиындығы болып саналады. Оның беріктілігі, оны жасағандағы дәлдікпен байланысты. Кранның жұмысының беріктілігін қамтамасыз ету үшін арнайы майлау майлары қажет.

Монометрдің қосып – ажырату қондырғысы үшін вентиль (мөлшер реттеуіш) қолданамыз. Фонтанды арматурада қолданатын венитилдер 70,0МПа дейінгі жұмыс қысымына есепиелінген, онда өтпелі қуысы 5 мм бар және массасы 3-4кг.

Сурет 8.7. Реттуіш штуцер:

1-ауыстырмалы насадка (сұғындырма); 2- втулка

Реттеуіш штуцер (сурет 8.7) конструкциясы бойынша вентилге ұқсас. Штуцерді реттеу бұрында (вентиль) конструкциясына ұқсас болып келеді. Штуцер 70,0 МПа жұмыс қысымына есептелінген. Штуцердің массасы 80кг.

Штуцердің басқару жеңіл болуы үшін, оны қозғалтқышпен қамтамасыз.

Штуцердің втулкасын ауыстыру өте ауыр және ұзақ жұмысты талап етеді. Бұл жұмысты тездету және жеңілдету үшін, тез ауыстырылатын штуцерді қолданады. (сурет 8.8).

Сурет 8.8. Тез ауытырылатын штуцер

1-құрсау (обойма); 2,9-тығындау дөңгелегі; 3-пружина (серіппе); 4-дроссель; 5-дроссельді тығындау; 6-бұранда; 7-ағымды нүкте (проточка); 8-тұлға (корпус); 10-дөңгелек.

Сұйық пен газдың шығынын сатылы реттеу үшін ауыспалы втулканы, мынадай тесіктерімен, диаметрі 5, 8, 10, 15, 20, 25, 30 мм қолданады

Штуцер мынадай жұмыс қысымына 70 МПа есептелінген.

Стандарт бойынша арматура және тиекті құрылғылардың негізгі реттелу көрсеткіштері: жұмыс қысымы және қысымды сынау, өту тесігінің диаметрі. Бұдан басқа қосылу өлшемдері, габариттері, массасы және жасалуы да реттелуі қажет.

Фонтанды арматураның және тиекті құрылғылардың бөлшектері мен бөлімдері, фланец арқылы қосылады, бұлардың өлшемдері, жинағанда және арматура мен монифольдта жинағында негізгі роль атқарады. Осыған байланысты фланецті қосылулар (сурет 8.9) өлшемдері, олар да стандарт бойынша реттеледі.

Сурет 8.9 Стандартты фланецті қосылыстар элементтері мен өлшемдері:

1-фланец; 2-тығыздаушы; 3-шпилька; 4-гайка;

Сурет 8.10 Фланецті болттың қосылысындағы есептеу ұлгісі

Фланецті қосылыстарда, фланецтің қосылу тәсілі есептеу методикасына байланысты болады: шпилькамен немесе хамутпен. Екі жағдайда фланец және тығыздауыш төсегішінің жағдай да шпилька есептелінеді, бірақ бірінші жағдайда да тығыздығыш клапанның алдын-ала тартылу күшін есептеледі. Фланецтің шпилькамен қосылысында өсті күш, шпильканың тартылу күшінің қосындысына тең, ал хамутты жоғарғы хамутқа қысуға күш салады.

Екі жағдайда да (сурет 8.10, а ) төселу, екі жағдайды ескереді. Бірінші жағдайда (сурет 8.10, б) жинау кезінде ішкі және сыртқы жоғарғы бөліміне тиеді, ал төсігіштің серпімді дефформациясы шешімі тығыздалды және фланецпен. Екінші жағдай да (сурет 8.10, в) төсегіш жағдайы шпилканың тартылымына байланысты.

Заводтан шығаралатын арматура негізінен төселгішпен жасалады, ол екінші үлгі бойынша жасалады.

Екінші жағдайда төсегішту құру қалың қабырғалы ыдыс элементті болып қарастырылады, ішкі қысымдығы болып есептелінеді. Осыған байланысты кернеу эквивалентті ішкі аймақтағы болып саналады да келесі формула арқылы есептелінеді.

, (8.1)

мұндағы - - дөңгелеке және - өсті кернеу.

= -P_{0 ,} (8.2)

= - _, (8.3)

мұндағы r_c және r_іш – төсегіш радиусы (сыртқы және ішкі): Р_z - өсті күш: f_ай – төсегіш қимасының аймағы, оның өсіне перпендикуляр.

және орын орнына қойғанда (8.1), келесі формуланы аламыз.

P₀= , (8.4)

Өсті күш салу және ішкі қысым келесі формула мен байланысты

2P_z tg α₁=P₀πД_жh_р (8.5)

мұндағы Д_ж – цилиндр диаметрі жазықтықтағы төсегішпен және фланецпен тиюі (касание):

Д_ж=2r_c-2R₀(1-sin α₁) (8.6)

h_T = h_T-0622 R₀ – төсегіштің жұмыс биіктігі.

Максималды Р₀ мынадай болады деп қабылдаймыз, σ_экв төсегіш материалы. Осыған байланысты σ_экв-ті - ауыстыру есептеулерге коэффициент беріктік қорына ауыстыру, көп жағдайда 2,5 фланец үшін және 2,25 төсегіш үшін сонда

σ_экв

Созылу күшін анықтау үшін, үкеліс күшін қарастыру қажет, ол фланец пен төсегіш контактісінен пайда болады. Осылардың күш салуына байланысты:

Р_соз= , (8.7)

- бұрышын жоғары деп санасақ онда өсгі кернеу аз болады, осыған байланысты оларды есептемеуге болады. Созылу күшін анықтау үшін К=r_іш/r_c белгілеп жеңілдетілген формуланы аламыз:

Р_соз=0,25 πD_Th_p(1-к²) ctg α₁ (8.8)

Осы формула бойвынша созылу күшін есептеу, практика толық есептеулерді береді.

Күшті анықтау методикасы есептеулерді береді көрсетілгендей, фланейті қосылыстырады болтты және хамутты болып есептеледі.

Фланецті қосылыстырдың жұмысына әсер етуші күш, келесі формула бойынша есептеледі.

Р_соз= Р_жұм (8.9)

мұңдағы F₀= . Бұл берілген формула канавканың жоғарғы қорабы (омойла) созылумен байланысты төселгішпе иығыз байланысты. Көлемдері келесі формуламен анықталады.

А₀=05πD_Th_pf(к)ctg α₁ (8.10)

F₁(К)=2k²/(1+МК²) (8.11)

мұндағы М-Пуассон коэффициенті арматурасы.

Фланецті арматураның қосылысын пайдалану ескі түрдегі тығыздау төсегіші бірінші тәсіл бойынша қолданамыз. Осыған байланысты фланецті қосылыс ( сурет 8.10, б) үлгісі бойынша есептеледі, Бұл есептің есептелу тәсілі жеңіл.

Осы бойынша Р_соз күш салу мүмкіндік қысымын алдын-ала қысу q төсегіші бойынша есептеледі:

Р_соз=πD_opb_эфq (8.12)

мұндағы Д_ор төселгіштің орташа диаметрі; b_эф – төселгіштің эффектілі кеңдігі.

Мүмкіндік қысымы үшін стольді қабылдаймыз, оның маркасы 20 мынаған тең 120-130МПа, ал коррозиясы бар ортадағы жұмыстар үшін мына мталь қабылданған, маркасы 1х18Н9-170-175МПа.

Жоғарыда көрсетілгендей шпильканы есептеу тәсілі, қоршаған ортада немесе өнімнің температурасының тез әзгерілуінің жоқ кезінде фланецті қосылуды пайдаланамыз.

Ал пайдалану шартының, температурасы жоғары кезінде, қоршаған ортаның және өнімнің қиын немесе ауыр кезінде, температураның әр мезгілдегі өзгерісі, майысу моментінің болуы кезінде, шпилькаға түсетін салмақ бойынша өзгеріп тұрады.

Флонецке түсетін күш, ішкі қысымның және тартылу қысымның күші қосындысына сәйкес болғандықтан келесі формуланы аламыз.

Р_қыс+MP_тор= +πD_opb_эфm_p (8.13)

мұндағы Р_қыс – ішкі қысымның шартты күші Р; ΔΡ_тыр-тартылудың қалған күші; m-5,5-6,5-коэффициент, серпімділік төсегіш ескергендегі.

Үлкен температурадағы орта арматурадан өткен кезде, фланец қарағанда шпилькадан жылу нашар өтеді, әсіресе бұл айырмашылық төмен температурада белгілі болады. Бұл жағдай шпилькаға қосымша күшті салуға әкеледі. Қосымша күш Р келесі формуламен анықталады.

P_t= (8.14)

мұндағы Δt-шпилька және фланец температурасының айырмашылығы, h_шп – шпильканың созылу ұзындығы; d-фланецтің жылудағы кеңею коэффициенті; h_тө - төселгіш биіктігі; Е_шп және Е_тө - төселгіш және шпилька материалының серпімділік модулі: f_шп f_тө - төселгіш және шпильканың қима аймағы.

h=h_p+(1-cos α₁)R₀ (8.15)

Шпилькаға түсетін қосымша күш, симметриясыз салмаққа байланысты былай жазылады.

P= (8.16)

мұндағы М_май – манифольдпен қосқандағы арматура жүйесінің салмағы, арматура өсінен ортасына дейінгі манифольдпен арматураның ауырлығы, моменті; Д_б – болттың астындағы фланец тесігінің шеңбер диаметрі.

Р күш үшінші шпильканың қосындысының қабылдайды. Онда шпилькаға әсер етуші күш, мынаған тең болады.

Р= (8.17)

Бұл шпилькадағы кернеу мынаған тең σ_мп=P_шп/f_шп

Арматураның бөлшектерінің беріктілікке есептегенде шпильканың, фланецтің, арматураның цилиндрлі және төселгіш бөлшектерінің беріктілігі қажет.

Ұңғымадағы арматура өндірістік коммуникациялар мен монифольд арқылы қабат сұйығын және газды жинауға арналған. Монифольдтің атқаратын қызметі агрегаттарды құбырлы, құбыр сыртына қосылуы және басқада элементтерден крестовина, тройник және ұңғымаларында монифольд көптеген элементтерден тұрады. Жоғарғы шығымды газ ұңғымаларында ауырлатылған монифольд қолданады, олар келесі үлгіде жасалады.

Үлгі (схема) 1. орташа шығымды және аз ұңғымада бір фонтанды шыршамен пайдаланатын.

Үлгі 2. Жоғарғы шығымды ұңғыма үшін, шыршаның екі әкетуге көтеру тізбегін бір құбыржаймен пайдалағанда:

Үлгі 3. Төменгі қабатты қысым үшін, газды жинағанда, құбыр сыртының аймағы бойынша құбыр басындағы бір құбыр арқылы.

Үлгі 4. Екі кәсіптік газ ұңғымасы үшін, бір фонтанды шырша бойынша пайдалану және екі шлиф арқылы тау жыныстарын микроскоппен зерттеу үшін жасалатын олардың жұқа пластинкасы құбырлы тізбектен өткізу.

Газды ұңғымалы фонтанды арматураның монифольді үлгісі 8.11, а суретінде көрсетілген.

Сурет 8.11. Фонтанды арматураның монифольді

а-газды ұңғыма монифольді;

б-мұнай ұңғыма монифольді

Катушканың 2 артындағы фонтанды арматура 1 мен бұрышты штуцермен реттеу 3 және 4 екеуі де жұмыс струнасы сонымен қатар құбыр сыртындағы монифольд фсфрмалы болуын, төртжақты, ұшжақты, катушкалы. ТӨП (тексеріп өлшеу пунктісі) болуын қамтамасыз етеді. Сақтандырғыш клапаны және үрлеп қысу жүйесі 5 агрегаттын қосуға балшықты сұйықты жинауға 6, соператорды қосуға 7, штуцерлер 8, (ДИКТа) 9 және факел жүйесін 10 қосуға арналған.

Монифольдің атқаратын қызметі ұңғымаға ингибитор (қашқалдардың әсерін азайтатын зат) беруді, үрлеу – басу жүйесі арқылы сөндіру, сонымен қатар ұңғыма бойынша құбыр іші мен сыртын үрлеу; газодинамикалық тәсілдер өткізу; сағадан алшақ жердегі сорап агрегаттарын қосу: конденсат және газды факел арқылы қауіпсіз жағу, игерудегі балшықты сұйықтар мен басқада сұйықтарды жинау; сөндіру және жиналып қалған сұйық шығымын жеделдету сияқты жұмытарды атқарады.

Фонтанда арматурадағы монифольдасында газды ұңғыманың негізгісі болып айратын клапан қабылданады. Фонтанды ұңғыма монифольдасы үлгісі 8.11, б суретінде көрсетілген. Газ лифті және айдау ұңғымаларының монифольдасы және арматурасы мына элементтерден жиналады, жортысы арматурадан жартысы фонтанды ұңғыма монифольдасынан тұраді.

Негізгі әдебиет 1 [§1,2,3,4,5 беттер 27-43], 2 [§3,4, беттер 76-100]

Қосымша әдебиеттер 4 [ бет. 7-20]

Бақылау сұрақтары:

1. Фонтандау ұңғымасыны қойылатын негізгі шарттар?

2. Фонтанды арматура қандай элементтерден тұрады?

3. Құбырлы тізбек жұмысы?

4. Фонтанды арматура қандай классификацияға бөлінеді?

5. Фонтанды шыршадағы көрсеткіштердің қайысы негізгі болып есептеленеді?

6. Тиекті құрылғының тағайындауы?

7. Тиекті және реттеуіш құрылғылардың тағайындалуы?

8. Ысырма кемшілігі?

9. Қосқыш тесіктің топтастыру?

10. Фланецті қосысылыстардың эксплуатациялық күші қандай күштерден тұрады?

11. Манифлоьдтың қызметі?

12. Тройник типті фонтанды елканың артықшылықтары?

13. Крест типті фонтанды елканың кемшіліктері

Дәріс 9. Фонтанды ұңғыманың жабдықтары. Ашық фонтаудауды сақтандыратын ұңғыманың қондырғылары.

Ұңғымадағы шегендеуші құбырлар сағадағы құбырлар басымен байланады.

Тізбек басы (сурет-9.1)– ұңғыманың барлық шегендеуші құбырларын бір жүйеге қатан байлайды да, олардың салмағын толығымен қабылдап, кондукторға бұл күштердің бәрін түсіреді. Ол арқылы ұңғымадағы құбыр араларындағы кеңістіктерді герметизациялап, бір бірінен айырады. Сонымен ол арқылы ұңғыманың оқпанын тексеру мен әр түрлі қажетті техноллогиялық операцияларды орындауға қолданады. Ұңғымаға түсірілетін эксплуатациялық қоңдырғыларды монтаждау кезінде қолданады. Бұрғылау жұмыстары кезінде лақтыруға қарсы превенторлар орнатылады да, бұрғылау жұмыстары біткеннен кейін превенторлар демонтаждалады.

Құрылымын қарастыратын болсақ, тізбек басы деп бірнеше біріктірелген бөлшектерді айтуға болады, шегендеуші құбырларды ұстап тұратын катушкалар немесе крестовиналар. Бұл элементтердің саны шегендеуші құбырлардың санына байланысты.

Құбырлар басының жұмыс істеу жағдайы өте қатаң - өте терең ұңғымалардағы шегендеуші құбырлардың салмағы бірнеше жүздеген кило ньютоннан асуы мүмкін. Сонымен қатар құбырдың басы онымен қарым қатынаста болатын ортаның салмағын өзіне алады. Өнімнің құрамында H2S, CO2 элементтері кездессе немесе судың жоғары минирализациясы болса құбыр басы осы факторлар әсерінен тозады. Терең ұңғымаларда жылыту сұйықтарды айдағанда тізбек басы150-250 градусқа дейін қызады, ал солтүстікте құбыр басы минус 60 градусқа дейін суиды.

Сурет 9.1. Тізбек басының конструкциясы

Тізбек басының беріктігінін бұзылуы, авариаялар қоршаған ортаға зиян келтіруіне әкеледі, ал кей жағдайларда ол үшін өртке, қауыпты жағдайға жарылысқа себеп бола алады.

Көп бағытты ұңғымаларда тізбек басының салмағы өте ауыр болады және алатын аумағы үлкен. Олардың қажеттілігінің артуына байланысты және шығарылуында көп мөлшерде металл қоладнылатын оны құрастыруда легирленген болат қолданады. Тізбек басының вертикалды аумағының үлейүімен ұңғымадағы жұмыстар күрделенеді.

Жоғарыда айтылған тізбек басының жұмыс істеу кезінде ерешеліктері мен тізбек басының өзінің ерекшілектері, оларды құрастырған кезде көптеген талаптарға негіздеулер қажет етеді. Ең басытысы тізбек басы және оның бөлшектері ұңғыманың қызмет ету кезіндк әр-түрлі жағдайларда беріктігін сақтау керек және де құрастыруы кезінде аз металл қолдану үшін вертикаль өлшемдеру аз болуы керек. Екі құбырды байлау үшін құбыр басының қорабы 4 шегендеуші құбырға 6, отырғызылған (сурет 9.1 ). Құбыр басының ішін конусты және оның ішінде шегендеуші құбырларды ұстап тұратын 7, сналар (клиндар) 3, орналасқан. Тізбек басының қосқыш тетік (фланец) құбырға кигізгелген немесе оған дәнекерленген катушка 1, кигізілген және ол құбырға кигізілген немесе оған дәнекерленген. Катушка болттар арқылы құбыр басымен байланысқан. Құбыраралық кеңістік тығыздаушылар 2, арқылы бір бірінен айырылған. Құбыр сыртындағы кеңістікке жету үшін құбыр басында ысырма 5, орналасқан. Бұндай құбыр басының биікітгі 1 метрге тең. Шегендеуші құбырлардың диаметріне байланысты құбыр басының салмағы 500-550 кг аралығында болады.

Тізбек басының крестовина және катушканың қораптары құйылған болаттардан, және өте сирек қоспаларынан құралады. Металдың механикалық қасиеттерін жақсарту және кернеуді төмендету үшін дайындалған бөлшектерді дәнекерленегеннен кейін термоөңдеу арқылы сынайды. Қорап үшін болаттың ағу шегі 5-5.5 МПа, салыстырмалы созылуы 14-15%, және соғу тұтқылығы 40мН.м/м2 дейін. Қиын жағдайда жұмыс істейтін тізбек басылары үшін төменлегирленген болаттар 35ХМЛ қолданады. Штампталған және соғылған дәнекерленетін фланцтар немесе олардың жоғары жағы 358ХМ және 40Х металдарына: сәйкесінше жасалады.

Қазіргі уақытта тізбек басыларын құрастыру, оны және оның бөлшектерін тасымалдау стандарт (сағалары су астында орналаспаған мұнай және газ ұңғымаларына арналған тізбек басылары) бойынша жүргізіледі. Стандарт бойынша шегендеуші құбырмен байланыстыру түрі және негізгі параметрлер (максималды ішкі диаметр, жұмыс істеу қысымы, шегедеуші құбырдың шартты диаметрі) анықталады. Стандарт бойынша келесі жұмыс істеу қысымдары қарастырылады: 14, 21, 35, 70, 105 МПа. Жұмыс істеу қысымы 35 МПа үшін сыналатын қысым 2Ржұм, ал егер 35МПа жоғары болса, онда сыналатын қысым 1.5Ржұм.

Ішкі қысымның әсерінен құбырға әсер ететін кернеуді анықтау үшін формулаларды қолданып есептеу жүргізеді. Алынған нәтижелер арқылы тізбек басының мөлшеріне және көлденең қимасының түріне әр түрлі түзетулер енгізіледі және эмпирикалық формулалар қолданады. Жүргізілген есептеудің нәтижесі нақты нәтижеге сәйкес келмеген. Оның себебін анықтау үшін жүргізілген анализдің нәтижесінде, негізгі себеп ретінде шегендеуші құбыр – клиндер –қорап (корпус) жүйесіндегі әсер ететін күштер сүлбесінің есептеудегі қате әдістің қолдануы.Бұл әдіс бойынша ішкі әсер ететін күштер бірдей таралады деп алынған.

Сурет 9.2. Тізбек басының тұлғасына (корпус) әсер етуші күштерді бөлу үлгісі

Сурет 9.3. Тізбек басының тұлғасына (корпус) және сына (клина) мен шегендеу құбырына әсер ету үлгісі (схемасы)

Тік күштің әсерінен клиндер орапқа әсер етеді. Калыпты жағдайда бұл әсерлесі күші клиннің барлық бетіне (эпюра 1, сурет 9.2, а) және қорап әсерлесі бетінде бірдей таралады деп есептелген (эпюра 2, сурет 9.2, б) Бірақ есепте нақты әсерлесу беттері ескерілуі керек.

Шегендеуші құбырлардың сыртқы диаметрінің номианлды диаметр мәнінен алыстауы, құбырлардың диаметралды деформацияның әртүрлілігіне және клиндардың құбырға ену тереңдігінің әр түрлі болуы үшін ұсталатын құбыр корапта әр түрлі биіктікте отырғызылады (сурет 9.3, а )және оның интервалы келесідей есептеледі (сурет 9.3, б)

H = (D_max - D_min)cos α/2 (9.1)

мұндағы D_max және D_min – шегендеуші құбырлардың сәйкесінше максималды және минималды диаметрлері, қалыпты жағдайда 7-9⁰.

Шегендеуші құбырлардың бар шектері және мөлшері кезінде Н мәне 20-40 мм аралығында болуы мүмкін. Нәтижесінде сына (клин) мен корпус арасындағы қатынас D_құ оң мәнінде бет бойымен емес, құраушы бойымен болады; ал теріс мәңінде – сыналардың шеттері бойымен болады. Сонда сүлбеде (9.2, б – суреттін қарастырамыз) байқалған қорапқа әсер етуіш күштің нақты эпюрасы өзге болады, ал қорап ішінде қысымы бар қалың сосуд ретінде жұмыс істемейді.

Сыналы байланыс кезінде құрастырылған нақты күштер сүлбесі (фланцтың әсер етуін ескеріп түзетілген) нәтижесінде құбыр басының қорапты (корпус) ЭВМ арқылы өлшеуге болады. Сонымен қатар жүргізілген нақты есептеулер арқылы сынаны анықтап аламыз. Төсегіш, фланец, болт және тізбек басының шпилькаларын фонтанды арматураны есептегендей есептейміз.

Сағалық қоңдырғының авария нәтижесінде бұзылуы немесе жөндеу жұмыстарын жүргізу кезінде ашық фонтандаудан сақтау үшін фонтандаушы ұңғымаларда оқпанның төменгі жағында айырғыш клапандар қойылады. Бұл айырғыш клапандар арқылы оқпанның жоғары және төменгі жақтары байланыспайды.

Қабатты айрғыш клапандар сонымн қатар ұңғымада жүргізілетін технологиялық процестерге мүмкіндік беруі қажет.

Сондықтан айырғыш-клапан басқа қоңдырғымен толықтырылады және жүйе құрайды. Бұл жүйе брінеше бөлшектерден тұрады, негізгі бөлігі айырғыш клапанның өзі, герметизатор (пакер), якорь, артқы деңгейдегі ұстаушы пакер, клапанды басқару үшін қатынас каналы, өзіндік басқару, клапанды орнату және демонтаждау жұмыстарына арналған қоңдырғы, якорьлер және пакерлер, технологиялық операцияларды жүрігізетін қоңдырғылар.

Жоғарыда аталған қоңдырғылар (фильтрдің жоғары жағында орналасады) қабаттың әр түрлі ерекшеліктеріне (сұйық немесе газдың қасиеті, дебиті, ортаның агрессивтігі, температура, қысым) байланысты пайдаланады. Бұл жұмыс жағдайларда әрбір қоңдырғы ұзақ уақыт бойы тоқтамай (ремонт) жұмыс істеу қажет және ол инженерлік қиын есеп болып саналады.

Қабатты айырғыш (сурет 9.4.) клапан пакерден 1, айырғыш клапаннан 2, айырғыштан 3, ұңғыманы авария себебінен сөндіру үшін циркуляциялаушы клапаннан 4, ингибиторды еңгізуге арналған клапан 5, сызықтың деформацияларды азайту үшін телескопиялық байланыс 6, қабат сұйығының шығымын басқару үшін дроссель 7, қабылдағыш клапан 8 тұрады. Пакерлер түрлерінің бір бірінен айырмашылығы келесіде: күшті қабылдау және пайдалану тізбегіне бағыттауы бойынша, фиксация әдісі бойынша, отырғызу және алынуы бойынша, әр түрлі орта үшін қолдануы бойынша. Өлшемі мен конструкциясы бойнша айрмашылығы.

Қабат айырғыш клапандарының келесімен бір бірінен айрамашылығы: басқару әдістері, құбырлармен байланысы бойынша, құбырда орналасуы және жүру каналдары бойынша. Автоматикалық және басқару клапандары. Автоматты келесіге бөлінеді: оларды орналасытрған аралықта қысымның төмендеуі кезінде қосылатын және сұйықтың мөлшерінің белгілі мәнінен асып кету себебінен қосылатын клапандар. Клапандар құбырмен байланысы бойынша келесідей түрлерге бөлінеді: алынатын клапандар – олар канат арқылы құбыр бойымен түсіріліп құбырдың ниппелдерінде орналастырылады, стационарлы клапандар – құбырмен бірге ұңғымаға түсірілетін және онымен бірге жер бетіне шығарылады. Ұңғымаларда айырғыш клапан орналастырылған кезінде және орналастырылмаған кезде де ұңғыма ішінде бірнеше операциялар орындау қажет және олар жоғары қысым аймағында орындалады.

Қысымы бар ұңғымада жөндеу жұмыстарын жүргізу кезінде айырғыш клапанға қосымша клапандар қосылады (срует 9.5): теңестіруші, қабылдаушы, қайтару және циркуляционды.

Сурет 9.4. Қабаттағы ашық фонтандау сақтайтын айрығыш клапаны бар ұңғыма-қоңдырғысының сүлбесі.

Сурет 9.5. Арнайы клапандардың құрылымы.

а-циркуляциялы; б-түзеуші (уравнительный); в-қабылдаушы; г-кері екі клапанды;

Циркуляционды клапан арқылы ұңғыма түбін, құбыр сыртын және ішін жуу жұмыстары, ұңғыманың түбін әртүрлі химиялық реагенттермен жуу кезінде және басқа да ұңғыма ішіндегі операциялар кезінде құбырдың ішкі кеңістігімен құбыр сыртындағы кеңістікті байланыстыратын клапан.

Клапан (сурет 9.5, а)НКТ құбырына орнатылып онымен бірге жер бетіне шығарылады. Ол тесіктері бар қораптан 4 тұрады және әрбір тесікте жылжымалы втулка 3 (оның да тесіктері бар) орналасқан. Соңғысы тығыздаушы элементтермен герметизацияланған: 6, 7, 8, 9, 10. Резьбалық байланыстар сақиналармен 5 тығыздалған . Клапанды СКҚ мен байланыстыру үшін қорабында аудармалар 2 және 11 орналастырылған. Жоғарғы аудармалар 2 муфта 1 отырғызылған. Ашық және жабық жағдайларында втулка 3 фиксатормен 12 қаттаяды, фиксатор төменгі аударманың 11 сақиналы кеңістігінде орналасқан.

Клапанды басқару кезінде втулканы төмен түсіреді немесе жоғары көтереді, сонда қорап пен втулканың тесіктері сәйкес келеді немесе бір бірін жабады.

Теңестіруші клапан (сурет 9.5, б) ұңғы қоңдырғысының жабу элементінің қысымын теңестіру үшін немесе құбырдан айырғыш клапан, тығындар, қабылдаушы клапандармен қосып шығару үшін қолданады.

Клапан (сурет 9.5, б) корупустан 1 және корпустың қабырғаларына клапандар 3 пісіріліп орнатылған. Клапанның пружиналары 2 чехолмен ұсталынып отырады. Клапан скважинаға сым немесе канат арқылы түсірілетін жүк көмегімен ашылады.

Қабылдаушы клапан (сурет 9.5, в) пакерді отырғызу үшін қолданады және де құбыр ішіндегі қысымды көтеру үшін құбырдағы кеңістіктерді жабу үшін қолданады. Пакерді отырғызғаннан кейін престейді, бірақ кей жағдайда престейтін шардың үзіліп кету салдарынан пайдалану құбырдың пакермен герметизациялануы үшін қысым жеткіліксіз болады. Бұл үшін қабылдаушы клапандарды қолданады. Оларды пакердің астында орналасқан өткізбейтін нипельге орнатылады. Қабылдаушы клапан корпустан 7 тұрады және оның жоғарғы ұшы жабатын шардың седлосы ретінде жасалған. Корпустың жоғарғы жағына шары 5 бар тор 4 орнатылады. Корпустың сыртына кожух 3 кигізіледі және ол кожухтың басы ұстағыш ретінде жасалған. Тордың ішкі кеңістігімен байланысты ұстау үшін кожухтың шет жақтарынада терезелер бар.

Корпустың жақтарындағы тесіктерді сақиналармен 6 тығыздалған кожухтың юбкасы жабады. Стерженьде 1 орналасқан штифт 2 үшін кожух көлденең қозғала алмайды. Қабылдаушы клапан өткізбейтін ниппельде тығыздауштармен 8 герметизацияланады. Клапанды алу үшін штифт 2 алынып, кожух 3 стерженнің 1 басына тірелгенше жоғары көтеріледі, теңестірушін тесіктер ашылып, ал шар 5 астындағы және оның астындағы қысымдар теңестіріледі, осыдан кейін клапан ниппельден жеңіл алынады.

Кері клапан (сурет 9.5, г) қысымы бар аймақта құбырларды көтеру-түсіру жұмыстары барысында құбырдағы кеңістікті жабады. Ол әрқашан да аралықты жауып тұру керек және авария болған жағдайда мүмкіншілігінше сөндіру керек. Кері клапандар сонымен қатар газлифт әдістерінде қолданады қері сұйықтың ағынының құбыраралық аймақтан өтуіне кедергі жасайды. Кей жағдайларда оларды пружинасыз құрастырады және реверсивті етіп қолданады, яғни ұңғыма өнімінің ағының қысымы себебінен жабылады.

Кері клапандарды пайдалану құбырларында және отырғызу ниппелдерінде сым немесе канат арқылы түсіріліп орнатылады.

Саңырау тығынның (сурет 9.6) соңырау беттегі ниппелді отырғызу бойынша тізбектің өткізілуін герметизпциялауда қолданылады.

Сурет 9.6. Соңырау (глухой) тығынның конструкциясы

Оның корпус 3 ішінде пружина асты поршені (2) бар. Поршеннің тығыздаушы сақиналары (1) пружинаның (4) сығылған кезінде құбыр іші және сырты аймақтың біріктіретін корпустың шет жақтарындағы тесікетерді пробка ұңғыларға түсіріледі. Ол кезде ашық канал арқылы сұйықтық қозғалады. Пробканы түсіршуші құралды шығарып алғаннан кейн поршень каналды жауып тастайды да, колоннаның орталық өту аймағын герметизациялайды. Пробканы алу керек болған жағдайда поршень 2 стержень арқылы төмен итеріліп, каналдар ашылып, пробка үсті және асты аймақтарындағы қысым теңеседі.

Отырғызу ниппелі – ұңғыма жұмыстарын жүргізу кезніде құбырдың құрастыру элементі болып табылады. Оның түрі радиалды каналдары бар құбыршық ретінде. Ол құбыр ішінде тізбек бойымен әр түрлі аппараттарда және құрылғыларды орнатып, бекітуге арналған.

Құбыр тізбекті айырғыш (сурет 9.7) – ол басынан 1, жоғарғы 2 және төменгі 5 цанг, цилиндр 3 және штоктан 4 тұрады.

СКҚ тізбегін ұңғы іші қоңдырғыларынан айыру үшін ұңғы бойымен сыммен түсірілетін құырлғыны қолданады. Құрылғының итергіші цанғаны 2 жоғары көтеріп, пайдалану құбырлардың ұңғы қоңдырғыларынан айырылтады, ал цанганы төмен түсіргенде оларды қосады.

Басқару станциялары жаңа кешендерді басқарады. Қалыпты жағдайда олар бір ұңғыманы немесе бір топ ұңғыманы (1 кустта – 8 ұңғымадан артық емес) басқарады.

Сурет 9.7. Құбыр тізбекті айырғыш

Электрикалық немесе пневмогидравликалық байланысты қолдануға байланысты кешендер ҰАБК және ҰАБК – Э. Олар температуралық орта, H2S және СО2 мөлшріне, жөңдеу жұмыстарының жиілігене байланысты әр түрлі етіп жасалынады.

Негізгі әдебиет 2 [§2, §3, §4 бет 20-33]

Қосымша әдебиет 10 [ бет 22-25]

Бақылау сұрақтары:

1. Тізбек басы не үшін қажет?

2. Тізбек басының корпусына әсер етуші күшті бөлу үлгісі?

3. Айыратын – қақпақ (клапан) классификациясы?

4. Айыратын қақпақтын (клапан) тағайындалуы?

5. Циркуляциялық қақпақтын (клапан) тағайындалуы?

6. Түзету (уравнительного) қақпақтын (клапан) тағайындалуы?

7. Қабылдау қақпағының тағайындалуы?

8. Кері (обратного) қақпағының (клапан) тағайындалуы?

9. Айыру тізбегін, отырғызу ниппелін және соңырау (глухой) тағындардың тағайындалуы?

10. ҰАБК құрамы?

Дәріс 10. Газлифтті ұңғыманы пайдалану.

Газбензинді зауыттарда өнделген (құрғақталған) газ кәсіптегі компрессорлық станцияларда керекті қысымға дейін сығылғаннан кейін газлифтті ұңғылардың жұмысында қайтадан қолданылады.

Сонымен газлифт газдың қолдануын жақсартуға және эрлифтпен салыстырғанда кенді рационалды эксплуатациялауға (қолдануға) мүмкіндік береді. Эрлифттің бір артықшылығы газсұйықты көтергішкке жұмысшы агент ретінде керекті ауа көзінің шексіздігі.

Ұңғыға башмақпен қатты бекітілген екі парраллель құбырлар қатарын түсіруге тәжірибе жүзінде түсіруге қиын болғандықтан, газлифтті ұңғылар 10.1 суретте көрсетілген сүлбе бойынша жабдықталмайды. Бұл сүлбе газлифт жұмысының принципін түсіндіру үшін көрсетілген. Бірақ оны қолдану мүмкіншілігі бар, әсіресе кең өту қимасы (широкое проходное сечение) бар ыдыстар және шахталардан сұйықтың көп мөлшерлерін айдаған кезде.

Газлифтті ұңғылардың жұмысы үшін 4-10 МПа дейін сығылған көмірқышқыл газ қолданылады. Сығылған газдың көзі ретінде арнайы компрессорлық станциялар немесе газөндеуші зауыттардың компрессорлық станциялары қолданады.

Бұл типті газлифтті эксплуатацияны компрессорлы газлифт деп атайды. Газлифт үшін таза газды немесе газконденсатты кен орындарынан алынатын табиғи газды қолданатын жүйелер компрессорсыз газлифт деп аталады.

Компрессорсыз газлифт кезінде газ газлифтті ұңғылардың орналасу орнына дейін тасымалданады. Оның алдында ол конденсат және ылғалдан бөлініп өңдеуден өтеді. Кейбір жағдайларда газды ұңғыларға жіберу алдында қыздырады. Артық қысым әдетте штуцерлердің бір немесе бірнеше сатылары арқылы дросселдеумен түсіріледі. Ішкіұңғылық газлифт деп аталатын газлифтті эксплуатация жүйесі бар. Бұл жүйелерде сығылған газдың көзі ретінде мұнайқанықтырылған қабаттан жоғары немесе төмен орналасқан газды қабат болады. Екі қабат бір фильтрмен ашылады.

Бұл жағдайларда газды горизонт мұнайлы қабаттан бір немесе екі пакермен айырылады, ал құбырларға газ СКҚ-ға жүретін газдың мөлшерін мөлшерлейтін штуцерлі құрылғы арқылы жіберіледі.

Ішкіұңғылық газлифт кезінде газды алдын-ала дайындаудың қажеттілігі жоқ, бірақ газлифттің жұмысын реттеуде қинышылықтар туады. Бұл әдіс Тюмень ауданының мұнай кен орындарындарының өндіруші ұңғыларын эксплуатациялаудың эффективті жолы болып табылды. Бұл мұнай кен орындарында мұнайлы горизонттардың үстінде газлифттің тұрақты және ұзақ жұмысы үшін қажетті газды қабаттар бар.

Сурет 10.1. Газлифттің принципиалды сүлбесі

Газлифтті көтергіштердің конструкциялары.

Нақты жағдайларда газлифтті ұңғының жұмысы үшін қажетті екі канал ұңғыға құбырлардың бірінші (сыртқы) және екінші (ішкі) қатарын түсіру арқылы жасалады. Диаметрі үлкен (73-102 мм) құбырлардың сыртқы қатары бірінші түсіріледі. Диаметрі кіші (48, 60, 73 мм) ішкі құбырлар қатары бірінші қатардың ішіне түсіріледі. Осылай екіқатарлы көтергіш жасалынады, әдетте сығылған газ бірінші және екінші құбырлардың қатары арасына құбыраралық кеңістікке жіберіледі, ал ГСЕ екінші ішкі құбырлар қатары ішімен көтеріледі. Құбырлардың бірінші қатары әдетте перфорация интервалына дейін түсіріледі, ал екіншісі газдың жұмыс қысымына сәйкес динамикалық деңгейдің астында болатын тереңдікке түсіріледі.

Бұрын екіқатарлы көтергіштер кеңінен қолданды, әсіресе ұңғылардың эксплуатациясы бетке шығаруға қажет құмның бөлінуімен күрделенген кезде. Шығып келе жатқан ағынның жылдамдығы шегендеуші тізбектегі жылдамдығына қарағанда құбырлардың бірінші қатарымен қозғалғанда көбірек болады. Сондықтан бірінші қатардың башмағы түпке дейін түсірілген. Сонымен бірге керек кезде құбырлардың екінші қатарының батуын оңай өзгертуге болатын. Бұл кезде құбырлардың бірінші қатары өз орнында қалады. Бірақ екіқатарлы көтергіш көп металды қажет етеді, яғни ол өте қымбат болып келеді. Қазіргі екі қатарлы көтергішті тек қана шегендеуші тізбектің саңылаусыздығы болмаған кезде ғана қолдануы дұрыс деп саналады. Екіқатарлы көтергіштің бір түрі ол біржарымқатарлы көтергіш (сурет 10.2, б).

Сурет 10.2. Газлифтті көтергіштер конструкцияларының сүлбелері:

а – екіқатарлы көтергіш; б – біржарымқатарлы көтергіщ; в –бірқатарлы көтергіш; г- жұмысшы тесігі бар бір қатарлы көтергіш.

Біржарымқатарлы көтергіште құбырлардың металлын үнемдеу үшін жасырын шеген тізбегін (хвостовая часть) құбырлардың кіші диаметрлерінен жасайды. Бұл конструкцияның металшығындығын азайтады және шығып келе жатқан ағынның жылдамдығын жоғарлатуға мүмкіндік береді, бірақ бату тереңдігін көбейту операциясын күрделендіреді. Өйткені бұл үшін құбырлардың бірінші қатарының ілінуін алдын-ала өзгеру керек. Металшығындығы ең аз болып келетін бірқатарлы көтергіштің сүлбесі сурет 10.2, в көрсетілген. Газ құбыраралық кеңістікке беріледі ал ГСЕ диаметрі ұңғының дебитімен және оны эксплуатациялаудың шарттарымен аңықталатын құбырлардың бір қатарымен көтеріледі. Сұйықтың нақты деңгейі әрдайым көтергіш құбырлардың башмағында орналастырылады. Деңгей жоғары бола алмайды, өйткені бұл кезде газ СКҚ-ға жүрмейді. Деңгей башмақтан төмен де бола алмайды, өйткені бұл кезде СКҚ-ға сұйық жүрмейді. Бірақ газсұйықты көтергіш солқылдау режимде жұмыс істеген кезде сұйық деңгейі башмақ деңгейінде тербеледі де, кей кездерде оны асып кетеді. Бірқатарлы көтергіште көрінетін бату және сұйықтың динамикалық деңгейі болмайды. Ал көтергіш құбырлардағы гидростатикалық қысым газдың қысымымен р₁ алмастырылады.

Динамикалық деңгейдің (шартты деңгей) орналасуы әдеттегідей сұйық деңгейінің сәйкес биіктігіне (сурет 10.2, в) айналдырылған газдың жұмысшы қысымымен р аңықталады. 10.2 суретте ұңғыға қосылған пьезометр көрсетілген. Мұндай пьезометрде жұмысшы қысымға сәйкес келетін нақты динамикалық деңгей орнатылады. Бірқатарлы көтергіштің кемшілігі башмақ және түп арасымен шығып келе жатқан ағынның төмен жылдамдығы болып табылады. Башмақтың түсіру тереңдігі газдың жұмысшы қысымымен, сұйықтың алымымен және ұңғының өнімділік коэффициентімен аңықталады. Бірақ бұл кезде құбырды қосымша төмен жіберу немесе керек болса мүлдем ілінулерін өзгерту операциялары оңайлайды. Сондықтан бірқатарлы көтергіштің жұмысшы тесігі бар түрі болады (сурет 10.2, г). Қажетті диаметрлі құбырлардың бір қатары түпке дейін (немесе перфорацияның жоғары тесіктеріне дейін) түсіріледі, бірақ белгілі тереңдікте, яғни башмақ болатын жерде (СКҚ-ға газдың ену тереңдігі), диаметрі 5-8 мм болатын екі-төрт тесігі болатын жұмысшы муфта орнатылады. Тесіктердің қимасы тесіктерде қысымдардың өзгерулері кезінде газдың есептелген мөлшерінің өтуін қамтамасыз ету керек (қысымдардың шамасы 0,1-0,15-тен аспауы керек). Тесіктердегі қысымдардың өзгерулері сұйық деңгейін тесіктен 10-15 мм төмен ұстап тұрады және құбырларға газдардың бірқалыпты өтуін қамтамасыз етеді.

Сурет 10.3. Клапанның принципиалды сүлбесі:

1 – конусты клапан; 2 – жұмысшы тесік; 3 –серіппелердің созылуын өзгертуге арналған реттеуші құрал; 4- ұңғыларды жууға арналған шарикті клапан.

Жұмысшы тесігі (жұмысы муфтасы) бар бірқатарлы көтергіш шығып келе жатқан ағынның ең үлкен жылдамдығын қамтамасыз етеді және металлшығындығы жағынан ең тиімді болып келеді, бірақ бату тереңдігін өзгерту кезінде құбырлар тізбегін көтеру қажет етеді. Шартты динамикалық деңгейдің және батудың орналасуы сұйық бағанасына есептелген жұмысшы тесіктерде орналасқан жұмысшы қысыммен аңықталады. 60 мм немесе 73 мм құбырларды қолданатын газлифттің бірқатарлы конструкциясы үлкен құбыраралық кеңістік жасайды, бұл клапандарды қолдану жағдайында негізгі рөл атқарады. Бірқатарлы көтергіштерде жұмысшы муфтаның орнына арнайы жұмысшы клапан қолдана алады.

Сурет 10.4. Газлифтті ұңғыны іске қосқан кездегі сұйық деңгейлеріні орналасуы

Бұл клапан қысымның тұрақты өзгерулерін қамтамасыз етеді. Бұл өзгерулер сұйық деңгейін клапаннан әрдайым 10-15 м төмен ұстап тұру үшін жеткілікті 0,1-0,15 МПа мөлшері арасында болады. Бұл клапан әдетте сецмуфтаның сыртына пісіріледі, осы клапанда керекті газ шығының және қысымның өзгерулерін реттейтін серіппелі реттегіш болады. Мұндай клапандар жұмысшы тесікті жабатын және ұңғыны түпке дейін жууға мүмкіндік беретін арнайы шарикті клапандармен жабдықталады (сурет 10.3)

Газлифтті көтергіштің кез-келген конструкциясы екі сүлбе бойынша жұмыс істей алатынын ескеру керек. Бірінші жағдайда сығылған газ құбыраралық кеңістікке беріледі, ал ГСЕ құбырлардың орталық тізбегімен жүреді. Бұл жай сүлбе (сурет 10.2, а, б, в, г) сақиналы деп аталады, өйткені газ сақиналы кеңістікке жіберіледі.

Екінші жағдайда сығылған газ құбырлардың орталық тізбегімен жүреді, ал ГСЕ бұл кезде сақиналы кеңістікпен жүреді. Газ орталық құбырларға жіберілгендіктен бұл сүлбе орталық деп аталады. Сақиналы кеңістіктің көлденең қимасы орталық құбырлардың қимасынан үлкен болғандықтан, газлифтті ұңғылардың басым көпшілігі сақиналы сүлбемен жұмыс істейді. Одан басқа парафиннің шөгінділерін шегендеуші тізбектің немесе құбырлардың бірінші қатарларының ішкі қабырғаларынан алу өте күрделі.

Нег.:1.(296-302), 3. (530-536)

Бақылау сұрақтары:

1. Газлифтті қолданудың қаңдай түрлері болады?

2. Газлифтті көтергіштердің қаңдай конструкциялары бар?

3. Газлифтті көтергіштер қаңдай сүлбелермен жұмыс істейді?

Газлифттің жаңа технологиялары

Солтүстік теңіздегі норвегиялық платформаларда газлифтті эксплуатацияны басқару үшін оперативті жұмыс режиміне қосылған өндіруді оптимизациялау құралдарын қарастырайық. Батырмалы электросораптармен тереңдік сорапты эксплуатациямен газлифтті бірге қолданатын жүйе бейнеленген; Колумбия кен орнында тексеріліп жатқан қондырғы. Кен орнында өндіруді оптимизациялау. Норвегия, Ослода орналасқан ABB Industry компаниясы оперативті режимде өндіруді оптимизациялауға және басқаруға арналған жаңа құралдарды жобалайды. Жүйелер Солтүстік теңіздің норвегиялық секторында орналасқан кен орындарын өндіргенде қолданады. Осындай екі жаңа құрал болып мыналар табылады:

1) Белгілі тор бойынша орналасқан ұңғылардың оперативті режимінде эксплуатациялаудың оптимизаторы. Бір кооллекторлық кәсіптік құбыр жүйесіне қосылған газлифтті және фонтанды әдістермен эксплуатацияланатын ұңғыларды салыстырып мұнай кен орындарында оптималды жұмыс нүктелерін есептейді.

2) газлифтті әдіспен эксплуатацияланатын кен орындағы әрбір ұңғының режимін тұрақтандыратын ұңғыны автоматты басқаруға арналған реттеуші.

Оперативті режимде оптимизациялау.

Пайдаланушыдың берілген оптимизация критерийлеріне сүйене отырып (әдетте баға немесе дебит), жүйе нақты уақыт масштабында әрбір газлифтті ұңғыға арналған кенішке газдың айдау темптерін және фонтандайтын ұңғының әрқайсысына сағадағы қысымның оптималды мөлшерін есептейді. Оптимизация жүйесі тордың барлық ұңғылары арасындағы өзара жұмыстарын оптимизациялайды. Оптимизациялық есептеулер винттік үлестіруші жүйе қысымдарының өзгеруін және газ компрессорларын қосады. Кен орының өндірудің оптимизациялаудың жаңа стратегиясы DCS және SCADA жүйелерімен тығыз байланысқан, бұл параметрлердің мәндерін үздіксіз өзгертуге мүмкіндік береді. Одан басқа оптимизатор уақыттың өте қысқа интервалында да оптималды режимнің параметрлерін жиі есептеуге мүмкіндік береді. Мысалыға ұңғылар техникалық қызмет етуде, жөндеу жұмыстары және тәжірибелерде болған кезде. Кен орынын өңдеу оптимизаторы ағынның көпфазалы жәй модельдерін қолдануда негізделген. Жаңа жүйе арқылы кез-келген күрделі проблемаға тез арада шешім табуға болады.

Мысалы, 30 қиылысу тораптары бар және құбырлардың жалпы ұзындығы 44 км-ға тең 13 ұңғыдан тұратын оптимизацияланған эксплуатация торы 20 с ішінде шешілген. Одан әрі жылдам алгоритмдар қолдану кезінде дәл осы есепті шешу үшін 5-10 с кетеді деп күтілуде.

Автоматты реттеуші шегендеуші тізбекте деңгейдің көтерілуімен сипатталатын газлифтті әдіспен эксплуатацияланатын ұңғыдан жүретін мұнайдың тұрақсыз келу проблемасын шешуге мүмкіндік береді. Газлифт кезіндегі мұнайдың тұрақсыз келуі кезінде бетке сұйықтың берілуінің азайюына немесе мүлдем тоқтауына алып келе алатыны белгілі. Бұл мұнайдың орташа дебитінің көлемін жабдықтың жобаланған өнімділігімен салыстырғанда бірнеше есе азаюына әкеледі.

Реттеуші айдаушы және экплуатациялаушы газды ысырмаларын басқару арқылы өндіруді тұрақтандырады. Регулятор кіруіне сақиналы құбыраралық кеңістіктегі және ұңғы сағасындағы кәсіптік қысымдар өлшемдері беріледі. Жаңа регулятор дебиті тұрақсыз ұңғыларда кәсіптік тексерулерді өтеді.

Электробатырмалы сораптар және газлифт әдісін біруақытта қолдану үшін арналған жабдықтар. Әдетте газлифт және элктробатырмалы сораптар бір-біріне қарсылас әдістер ретінде қарастырылады. Бірақ та REDA және HOCOL.S.A компанияларымен жүргізілген тәжірибелерде газлифт және электробатырмалы сораптар әдістері біруақытта қолданды. Тәжірибелердің басты мақсаты газлифт арқылы эксплуатацияланатын ұңғылардың өңделуін батырмалы электро сораптарды қолдану арқылы екі есе көбейту болды. Қондырғылар газлифт және электро батырмалы сораптарын біруақытта қолдануын дүние жүзінде бірінші рет жүзеге асырды. Тәжірибе кезінде жақсы нәтижелер алынған.

Мұнай өндірудің жоғары эффективті технологиясы – ұңғыларды эксплуатациялаудың газлифтті үздіксіз-дискретті әдісі (ГҮД).

ТОО «Научно-технический центр Нефтегазпроект» мұнайөндірудің жаңа жоғары эффективті әдісін ұсынады – ұңғыларды эксплуатациялаудың газлифтті үздіксіз-дискретті әдісі. Бұл жаңа сапалы технология – ол компрессорлы газлифт сүлбелері үшін оптималды ал компрессорсыз газлифт сүлбелері үшін мүлдем керемет болып келеді.

ГҮД технологиясы 1997 жылдан бастап ірі Жана-Жол мұнайгаз кен орынында енгізіліп жатыр. 2002 жылдан шілдесінде ГҮД-ға 32 ұңғы көшірілді. Ұңғылар компрессорсыз газлифт сүлбесі бойынша жұмыс істейді, жұмысшы агент ретінде ұңғының өз газ қабаты қолданады. Технологияның қолдануы ұңғылардың сұйық бойынша дебитін 100-200%-ке көбейтуге мүмкіндік берді.

ГҮД технологиясының негізгі артықшылықтары мыналар болып табылады:

- Жұмысшы агентті дайындамай-ақ ұңғыларды компрессорсыз газлифтті эксплуатациялау мүмкіндігі

- Ұңғы дебитіне қарай газлифтті көтергіштің жұмыс режимінің автоматты түрде орнатылуы

- Ұңғылардың автоматты реттеудің тәуелсіз жүйесі ретінде жұмыс істейтін бір комплекске қосылуы

- Жер бетіндегі реттеуші құрылғылардың жоқтығы

- Жабдықтың жоғары ремонтаралық периоды (2-3 жыл)

- Ұңғыны жабдықтауға кететін төмен қаржылық шығындар

- Төмен эксплуатациялық шығындар

Үздіксіз-дискретті газлифттің негізі болып РПС-73 дифференциалды реттеуші тетігі болып табылады, оны ұңғының есептелген тереңдігінде арнайы ұңғылық камерада қондырады. Реттеуші тетігінің ұңғыға қондырылуы және шығарылуы арқанды техниканың стандартты құраладары арқылы жүргізіледі. Бұл технологияның ерекшелігі ол - ұңғының эксплуатациясы берілген түптік қысымдар режимінде жүреді. Ал газлифтті көтергіштің жұмыс режимі автоматты түрде ұңғы дебитіне қарай орнатылады. Бұл сұйықтың динамикалық деңгейін және ұңғының сақиналық кеңістігіндегі газдың қысымын автоматты түрде тұрақтандыру арқылы жүргізілдеі.

Газлифтті көтергішті шартты түрде екі бөлікке бөледі – жоғары және төмен. Төменгі бөліктің жұмысы сұйық ағынның пилотты затворымен басқарылады, жоғары бөлік екіпозиционды жұмысшы агенттің берілісін реттеуші тетігімен басқарылады.

Көтергіш құбырларындағы сұйық ағынының басқарылуы екі параметр бойынша жүргізілдеі: ұңғыдағы сұйықтың динамикалық деңгейінің орнын аңықтайтын реттеуші тетік кіруіндегі қысымдар өзгеруі және атып шығатын сұйық бағанасының биіктігін аңықтайтын реттеуші тетік шыуғындағы қысым.

Параметрлер технологиялық ойластырулар негізінде беріледі, бұл параметрлер реттеуші тетіктің ұңғыға түсірілу алдында арнайы стендте реттеледі.

РПС-73 реттеуші тетігің техникалық мәліметтері

Ағынның ұңғылық дифференциалды регуляторы РПС-73 айдалатын жұмысшы агент (газ) және ұңғыда жиналатын сұйықтардың көтергіш тізбекке берілуін реттеуге арналған. Реттеуші тетікте екі функционалды тәуелсіз торап болады, олар газ және сұйық ағындарының бөлек реттелуін жүргізеді.

1. Көтергіш тізбектің диаметрі, мм 73

2. Затвордың өтуші тесігінің диаметрі, мм:

- Негізгі 25

- Көмекші 15

3. Реттеуші блогының реттелу шектері, МПа

- Сұйық ағыны 0,3...3,0

- Газ ағыны 0,5...4.0

4. Басқару органның зарядталу қысым, МПа, 10

5. Диаметр, мм

- Реттеуші тетік 58

- Ұңғылық камера 107

6. Ұзындық, мм

- Реттеуші тетік 1060

- Ұңғылық камера 1100

7. Масса, кг

- Реттеуші тетік 13

- Ұңғылық камера 18

Дәріс 11. Ұңғымаларды штангалық сораптармен пайдалануға арналған жабдықтар

Штангалық сораптармен ұңғымаларды пайдалану әдісінің негізіне ұңғымаға түсірлетін іс-әрекеті қайтымды көлемдік сораптар кіреді және олар жер бетінде орналасқан жетектеуші механизммен механикалық түрде байланысқан. Барлық мұндай жабдықтар кешені штангалық ұңғымалы сорапты қоңдырғы деп аталады (ШҰСҚ).

Штангалық сорапты қоңдырғы сағылық жабдықтан, штангалық сораптардың тізбегінен, сораптық компрессорлы құбырлардың тізбегінен, ұңғымалы сораптан және қосымша жер асты қоңдырғысынан тұрады. Бөлек жағдайларда қандайда бір элемент орын алмауы мүмкін, сол кезде оның қызметін ШҰСҚ-ң басқа элементтері атқарады.

Жетек қозғалтқышының энергиясы қайтымды-ілгерілмелі жүретін сораптық штангілердің тізбегінің механикалық энегиясына түрлендіріледі.

Сораптық штангілердің тізбегі бір-бірімен бұрандалармен байланысқан және штангалардан құралған өзекше (стержен) түрінде келтірілген. Сораптық штангалар тізбегі механикалық энергияны жетек механизмінен ұңғыманың сорабына береді. Ұңғымалық сорап (негізінен плунжерлі болып келеді) қайтымды-ілгерілмелі қозғалатын штангалардың механикалық энергиясын қабаттық сұйықтарды тартып шығару энергиясына түрлендіреді.

Көп жағдайда ҰШСҚ-да жетек ретінде балансирлы тербелмелі-станоктарды қолданады (сурет 11.1). Балансирлі тербелмелі-станоктар массалы фундаментте 1 орналасқан рамадан 2 құралған. Рамада тірек 9 құрылып, онда топсаның көмегімен балансир 10 бекітілген, оның бір шетінде басшық 12 орналасқан, екінші шетінде оны шатунмен байланыстыратын топса бар. Шатун редуктордың шығар білігінде бекітілген кривошиппен 5 біріктірілген. Редуктордың кіру білігіне сына (клин) тәрізді белдікті беріліс арқылы электро-қозғалтқышы 3 жалғанған. Балансирдің басына штангалар тізбегі арқанды ілгіштің көмегімен 13 байланысады.

Сораптың арқанды ілгіші сораптық штангалар тізбегін тереңдікте орналасқан ұңғылық сораптың плунжерлерімен жалғастырады. Тізбек жеке штангалардан 17 жиналады. Штангалардың ұзындығы 6-дан 10 м дейін, диаметірі 12 ден 25 мм-ден жоғары және бір бірімен муфталар 23 арқылы жалғасады. Жылтыратылған штоктың жоғары класты тазалықпен өңделген беті болады, кейде оны бірінші немесе сальникті штанга деп те атайды.

Сораптық компрессорлы құбырлар тізбегі қабаттық сұйықты жер бетіне шығарады және сағалық арматураны тереңдегі ұңғылық сораптың цилиндірімен біріктіреді. Ол жеке құбырлардан 18 құралған, ұзындықтары 8-12м, диаметрі 48-114мм және шығар жердегі құбырлар буынымен біріктірілген.

СКҚ-ды герметизациялау үшін тізбек құрылғысының жоғарғы бөлігінде сағалық сальник орнатылған. Сальник арқылы жылтыратылған штанга өткізілген ұңғыма сағасының жабдықтарынан өндірілетін сұйықты алып кететін жері болады және ол арқылы сұйық алынады да, сүзгі тор арқылы өндіріске жіберіледі.

Әрекеті бір жақты ұңғымалық сорапты қарастырайық ІІІ. Ол СКҚ тізбегіне жалғанған цилиндрден 24 және штанга тізбегіне жалғанған плунжерден 25 тұрады. Айдау клапаны 26 плунжерге, ал сору клапаны 27 - цилиндрдің төменгі бөлігінде орнатылған.

Сораптың төменгі бөлігінде қажетті жағдайда газды IV немесе құмды сұйықтан бөлетін якорь орнатылған. Газ құбырсыртындағы кеңістікке СКҚ 18 және шегендеу 16 құбырлар тізбегінің арасы арқылы өтеді, құм якорьдің корпусында тұнып қалады.

Сурет 11.1. Ұңғымалық штангалы сорап қондырғысы (ҰШСҚ)

1-фундамент; 2-рама; 3-электрқозғалтқыш; 4-сына-белбеулі беріліс; 5-кривошип; 6, 8-контрасмалық жүктер; 7-шатун; 9-ұстын; 10-балансир; 11-балансир басын бекітіп қою механизмі; 12-балансирдің басы; 13-арқан ілу құрылғысы; 14-жылтыратылған шток; 15-сағалық сальник; 16-шегендеу құбырларының тізбегі; 17-штанга тізбегі; 18-СКҚ; 19-тереңдік сорабы; 20-газды якорь; 21-штанганың шыңдалған нығыздағышы; 22-құбырлы цилиндр; 25-сорап плунжері; 26-айдау клапаны; 27-сору клапаны.

ҰШСҚ көптеген күрделі жүйелі тораптардан тұрады. ҰШСҚ-сының классификациясы (сурет 11.2) морфологиялық матрица ретінде келтірілген.

Морфологиялық матрицаның үстіңгі қатары жетектеушілердің түрлері мен модификацияларын бейнелейді. Мұнда балансирлі тербелмелі-станок (ТС), трапециалы заңдылықпен қозғалатын ұзын жүргішті механикалық жетектеу, гидравликалық және пневматикалық жетектеуіштер келтірілген.

Матрицаның екінші қатары сағаны герметизациялайтын жабдықтардың құрылымдық бірліктерін құрайды. Оның бірінші бағанасында тұтас жылтыратылған штогы бар сағалық сальник бар, екіншісінде – қуысты жылтыратылған шток, үшіншіде – тереңдетілген сальникпен, төртіншіде – ұңғылық тығыздатылған сальникпен, бесіншіде – таспалы немесе шыбықты қозғалмалы моменттерді қолдану.

Сорапты штангылардың тізбегінң басқа тығыздатқыштарынң түрлері ұңғы сағасында берілген жолдағы басқа блоктарда келтіріуі мүмкін.

Үшінші қатарда штангалық тізбектердің түрлерін көрсететін блоктар орналасқан. Бірінші түрі – кәдімгі штангалардың тізбегі, оның бір – бірімен жалғанатын жеке элементтері бұранданың көмегімен біріктіріледі, екінші блокта – қосылған штангалар тізбегі, ол өзіне металды және металл емес штангаларды қосады, үшінші блокта – үзіліссіз болатты эллипс түрдегі штангалар, төртіншіде – үзіліссіз болатты арқанды штангалар, бесіншіде – болатты таспалы штангалар және т.б.

Төртінші қатарда ұңғылы сораптардың түрлері орналасқан. Плунжерлі бір сатылы сораптар бірінші блокта орналасқан, жоғары тұтқырлы мұнайды шығаратын сораптар екнші блокта, төртіншісінде – елееулі механикалық қоспаларды және бар сұйықтарды көтеріп шығаратын сораптар.

Ұңғылы сораптардың жұмыстық мүшелерінң әртүрлері бесінші қатарда көресетілген, алтыншы қатарда сораптардың клапанды түйіндерінің түрлері көрсетілген.

ШҰСҚ жетектеушісі
Балансирлі ТС		Балансирсіз ТС	Ұзын жүргішті механикалық	Гидрожетек теуіш	Пенвмотикалық жетектеуіш	Өзіндік жетектеуіш
ШҰСҚ ұңғымалық сағалық жабдығымен
Тұтас жылтырлатылған шток	Кеуек жылтырлатылған шток		Тереңдетілген сағалық сальник	Ұңғылық сальник	Рейкалы немесе таспалы сальник
Штангалар колоннасы
Резбалы ағымды (прутковые) болат	Аралас (болат + пластмасс) резбалы		Элипсті үзіліссіз ағымды	Үзіліссіз арқанды	Үзіліссіз ленталы (болат)	Үзіліссіз ленталы (металлсыз)
Ұңғымалық сораптар
Отырғызылмаған	Отырғызылған		Тұтқырлық сұйықтар үшін	Газдалған сұйықтар үшін	Мех. қосындысы бар сұйықтар үшін
Ұңғыма сорабының жұмыстық мүшелері
Тегіс плунжер	Канавкалы плунжер		«құмқырғыш» плунжері	Резеңкелі манжетті поршень	Металлмен нығыздалған поршень	Жазық диафрагма
Ұңғымалы сораптың клапандары
Біршарлы	Екішарлы		Тарелькалы	Жапырақты

Сурет 11.2. Штангалы ұңғымалы сорап қондырғысының

морфологиялық матрицасы

11.2-суретте келтірілген морфологиялық матрица вертикаль түрінде (бекіткіш элемент түрлері мен олардың бұрандасының бекіткіш элементтеріне дейін) және әр қатарда горизонталь түрінде жалғасуы мүмкін. Бүгінгі таңда қандайда бір қатар немесе бағана, толық толған түрінде көрінуі мүмкін, барақ ертең жалғаса беретін ғылыми техникалық прогресс үшін қатарлар мен бағаналарда жаңадан ондаған элементтер пайда болуы мүмкін.